(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状体の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布してなる塗布線状体が通過する筒状体と、該筒状体の外側に設置され該筒状体を透過して紫外線を前記塗布線状体に照射して前記紫外線硬化型樹脂を硬化させる紫外線照射ランプを備えた紫外線照射装置において、前記筒状体は石英管の内面に二酸化チタンを含む膜厚０．０３μｍ以上、０．５μｍ未満のコーティング膜を形成したものであり、前記二酸化チタンは粒子状であってその粒子径は３０ｎｍ以下であることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記コーティング膜は、二酸化チタンの粒子と二酸化珪素のバインダーからなることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
線状体の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布してなる塗布線状体を筒状体内を通過させ、該筒状体の外側に設置した紫外線ランプから該筒状体を透過して紫外線を前記塗布線状体に照射して前記紫外線硬化型樹脂を硬化させる硬化樹脂被覆線状体の製造方法において、前記筒状体として石英管の内面に粒子状であってその粒子径が３０ｎｍ以下である二酸化チタンを含む膜厚０．０３μｍ以上、０．５μｍ未満のコーティング膜を形成したものを用いて、該筒状体の内部を酸素を含む雰囲気にしながら前記塗布線状体を通過させ、前記紫外線ランプから紫外線を該塗布線状体に照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする硬化樹脂被覆線状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状体上に塗布した紫外線硬化型樹脂を硬化させるために用いる紫外線照射装置及び硬化樹脂被覆線状体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ、銅線、繊維紐、テープ等の単線、あるいはそれらを複数本束ねるか平行に配置した線状体の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させるという方法は、線状体の被覆方法として広く用いられている。
【０００３】
また、線状体の周囲に塗布した紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する装置は、例えば特開平１０−５９７４９号公報に記載されている。この公報に記載されている説明では本明細書で使用している用語と少し異なる点があるので、本明細書で使用している用語に直して説明する。
【０００４】
図４は特開平１０−５９７４９号公報に記載されている装置の縦断面図であって、１１は光ファイバに紫外線硬化型樹脂を塗布した塗布線状体、１２は石英管からなり紫外線を透過し得る筒状体、１３は紫外線ランプ、１４は装置収容箱、１５はガス供給管、１６はガス排出管である。
【０００５】
この紫外線照射装置では、塗布線状体１１が筒状体１２内を通過している間に、筒状体１２の外側に配置した紫外線ランプ１３によって筒状体１２を介して紫外線を塗布線状体に照射し、塗布線状体の紫外線硬化型樹脂を硬化させる。その間、筒状体１２には、ガス供給管１５から窒素ガスを供給して、ガス排出管１６から排出する。
【０００６】
なお、特開平１０−５９７４９号公報に記載されてる筒状体は、石英管の内面に０．５〜１００μｍの厚さの酸化チタンの膜を形成したもので、この酸化チタン膜によって、硬化反応中に発生したタール状有機物の分解を促進し、タール状有機物の付着による紫外線透過性の低下を軽減しようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−５９７４９号公報に記載された紫外線照射装置について調査した結果、筒状体として酸化チタン膜のない石英管を使用した場合に比較して樹脂硬化において必要となる波長３６０ｎｍ以下の領域での紫外線の透過係数が０．５未満に低下し、紫外線硬化型樹脂を硬化させるに当たり通常使用している紫外線照射ランプでは十分な照射量が得られず、紫外線硬化型樹脂が未硬化になる場合があることが判明した。紫外線硬化型樹脂の硬化を十分に行なうに足る照射量を得るために、紫外線照射ランプを高出力のものにするという方法もあるが、経済的でない。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解消した紫外線照射装置及び紫外線照射方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の紫外線照射装置は、線状体の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布してなる塗布線状体が通過する筒状体と、該筒状体の外側に設置され該筒状体を透過して紫外線を前記塗布線状体に照射して前記紫外線硬化型樹脂を硬化させる紫外線照射ランプを備えた紫外線照射装置であって、前記筒状体は石英管の内面に二酸化チタンを含む膜厚０．０３μｍ以上、０．５μｍ未満のコーティング膜を形成したものであり、前記二酸化チタンは粒子状であってその粒子径は３０ｎｍ以下である。
【０００９】
筒状体の内面に粒子状であってその粒子径が３０ｎｍ以下である二酸化チタンを含む膜厚０．０３μｍ以上、０．５μｍ未満のコーティング膜を形成したものが、従来技術のものに比較して紫外線の透過係数を高め、かつ光触媒作用による有機物の分解機能を損なわないという結論を得るに至った経緯は次の通りである。
【００１０】
筒状体の紫外線透過係数をあまり低下させずに、二酸化チタンの触媒作用を有効に利用する方法の検討を行なっていたが、その途中、石英管の内面に形成する二酸化チタンを含むコーテイング膜の膜厚と紫外線の透過係数との関係を調べた結果、図２に示すデータが得られた。なお、このデータを得るに当たっては、粒子径が３０ｎｍ以下の二酸化チタンを用い、測定紫外線の波長は３６０ｎｍとした。
【００１１】
ランベルト・ベールの法則によれば、コーテイング膜の膜厚と透過係数の関係は、図２の点線で示す理論的関係を有する。しかし、粒子径が３０ｎｍ以下の二酸化チタンを使って各種の膜厚のコーテイングを行い、透過係数を測定した結果は実線で示す通りであった。この結果によると、膜厚が０．５μｍ未満になると、透過係数を０．５以上にすることが出来るだけでなく、理論曲線よりも透過係数が高くなり、予想以上の効果が出ることが分かった。従って、膜厚を０．５μｍ未満とすることによって、紫外線透過筒状体の紫外線透過係数を０．５以上に向上させることが出来る。また、図２から膜厚を０．１〜０．４μｍにすると、更に透過係数が理論曲線よりも高くなり、予想以上の効果が期待出来る。
【００１２】
また、二酸化チタンによる有機物の分解促進は、光触媒効果によるものであって、二酸化チタンの表面において分解反応が行われるため、二酸化チタンを含むコーテイング膜の膜厚を特別に厚くする必要はない。コーテイング膜の膜厚は０．５μｍ未満でも十分である。しかし、二酸化チタンを含むコーテイング膜の膜厚を二酸化チタンの粒子径よりも薄くすると、二酸化チタンの粒子を石英管の内面に固定する作用が不安定になり、コーテイング膜の耐久性が低下する。従って、二酸化チタンとして粒子径が３０ｎｍ以下のものを使用する場合は、コーテイング膜の膜厚は、０．０３μｍ以上にすることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる紫外線照射装置の実施形態を示す図であって、図１（Ａ）はその縦断面図、図１（Ｂ）はＸ方向横断面図である。図１において、１は筒状体、１ａは石英管、１ｂはコーテイング膜、２は紫外線ランプ、３は反射鏡、４は装置収容箱、５はガス供給管、６はガス排出管、７は塗布線状体である。
【００１４】
塗布線状体７は、光ファイバ、銅線、繊維紐、テープ等の単線、あるいはそれらを複数本束ねるか平行に配置した線状体の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布したものであって、本発明の紫外線照射装置に入る手前に設置された図示しない塗布装置において線状体の上に紫外線硬化型樹脂を塗布して形成される。また塗布線状体７は、本発明の紫外線照射装置によって筒状体１を介して紫外線ランプ２の紫外線の照射を受けて、紫外線硬化型樹脂が硬化して線状体の被覆が完成する。なお、反射鏡３は紫外線を反射させて塗布線状体７の周囲に効率良く紫外線を照射させるものである。
【００１５】
また、筒状体１は、石英管１ａの内面に二酸化チタンを含むコーテイング膜１ｂを形成したもので、紫外線が透過し得るものである。筒状体１の準備に当たっては、石英管１ａの内面に二酸化チタンの微粉末とポリシラザン（−ＳｉＨ２ＮＨ−）を重量比１：１でキシレン中に分散させた液を流し塗りして、約４５０℃で焼成することによってコーテイング膜１ｂを形成する。こうすることによって、ポリシラザンは、二酸化珪素に化学変化してバインダーとして機能する。
【００１６】
また、コーテイング膜の膜厚は、０．０３μｍ以上、０．５μｍ未満になるように上記分散液のキシレンの希釈度を調整する。なお、二酸化チタンとポリシラザンとの配合割合は、重量比で、１：０．２５〜１：２とすることで、同様の効果が期待出来る。
【００１７】
また、コーテイング膜が形成された時、ポリシラザンが二酸化珪素に化学変化してバインダーを役目を果たすので、コーテイング膜が薄くても石英管の内面に確実に固着され、付着強度の高いコーテイング膜が得られる。また、この二酸化珪素からなるバインダーは、紫外線を吸収しないため、筒状体の紫外線透過を阻害することがない。
【００１８】
また、ここで使用する二酸化チタンの微粉末の粒子径を３０ｎｍ以下とすることによって、筒状体の紫外線の透過係数を更に向上させることが出来る。その理由は次の通りである。
【００１９】
膜厚を０．２μｍの一定値として、コーテイング膜に使用する二酸化チタンの粒子径を変えたところ、図３に示すように二酸化チタンの粒子径によっても透過係数が変わることが分かった。なお図３は、二酸化チタンの粒子径を１００ｎｍ以上のものを含む場合と、粒子径を３０ｎｍ以下のみとした場合についてのコーテイング膜の紫外線の透過係数と紫外線の波長との関係を示すグラフである。
【００２０】
紫外線照射装置において紫外線硬化型樹脂に照射する紫外線の波長は通常３５０〜４００ｎｍであるのでその波長付近の透過係数を見ると、二酸化チタンの粒子径を１００ｎｍ以上を含む場合は透過係数は約０．７であるのに対し、二酸化チタンの粒子径を３０ｎｍ以下のみとした場合の透過係数は約０．９である。従って、二酸化チタンの粒子径の選択によって透過係数を大幅に改善することが出来ることが分かる。
【００２１】
なお、二酸化チタンの結晶構造にはアナターゼ型とルチル型があり、アナターゼ型の粒子径はほぼ５０ｎｍ以下と比較的小さく、ルチル型の粒子径は２００〜３００ｎｍと比較的大きい。また、アナターゼ型の方が光半導性も高いので、筒状体の内面コーテイング材としてはアナターゼ型を選択することが好ましい。
【００２２】
また、二酸化チタンを含むコーテイング膜１ｂが光触媒作用によって有機物を分解するという効果を発揮するには、筒状体の内部を酸素を含む雰囲気にすることが好ましい。そこで、酸素を０．１％以上含む不活性ガスとの混合気体をガス供給管５から流し込み、ガス排出管６から排出させて、筒状体１の内部を酸素を含む雰囲気にすることによって、コーテイング膜は光触媒作用を発揮し、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する有機物を分解する。
【００２３】
このようにしておけば、紫外線照射装置を長時間運転しても、筒状体１の内壁に有機物が付着することがなくなり、筒状体１の紫外線の透過係数の劣化を防止することが出来る。従って、筒状体１の内面を清掃する手間が減少し、ひいては紫外線照射装置の稼働率を向上させることが出来る。なお、コーテイング膜の膜厚を本発明による下限の０．０３μｍにした場合でも、コーテイング膜の光触媒作用による有機物の分解について、膜厚が０．５μｍ以上の場合と同様の効果が得られることは、紫外線照射装置を長時間使用しても、有機物の除去清掃を必要とせず運転出来ることによって確認した。
【００２４】
以上の説明では、石英管の内面に形成するコーテイング膜の製法として、二酸化チタンの微粉末とポリシラザンをキシレンで希釈して石英管の内面に塗布して焼成し、ポリシラザンが化学変化した二酸化珪素をバインダーとする例を示したが、二酸化チタンの溶射法、ハロゲン化チタンの火炎堆積法、有機チタン化合物の堆積法を採用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の紫外線照射装置は、線状体の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布してなる塗布線状体が通過する筒状体として、石英管の内面に二酸化チタンを含む膜厚０．０３μｍ以上、０．５μｍ未満のコーテイング膜を形成したものであるので、コーテイング膜の光触媒作用による有機物の分解機能を損なうことなく、紫外線の透過係数を０．５以上に向上させることが出来る。従って、特に高出力の紫外線ランプを使うことなく、紫外線硬化型樹脂を十分に硬化させることが出来る。
【００２６】
また、コーテイング膜に使用する二酸化チタンの粒子径を３０ｎｍ以下のものとすることによって、更に紫外線の透過係数を高めることが可能で、紫外線ランプの出力を効率良く使用することが出来る。また、筒状体に酸素を含む雰囲気ガスを流すことによって、二酸化チタンの光触媒としての有機物分解効果を十分に発揮せしめることが出来る。
【００２７】
また、二酸化珪素をバインダーとすることによって、薄いコーテイング膜の形成が容易で、筒状体の紫外線透過を阻害することがないので、紫外線透過係数の高い筒状体を得ることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる紫外線照射装置の実施形態を示す図であって、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）はＸ方向横断面図である。
【図２】コーテイング膜の膜厚と波長３６０ｎｍでの紫外線の透過係数との関係を示すグラフである。
【図３】二酸化チタンの粒子径を変えた時の、コーテイング膜の紫外線の透過係数と紫外線の波長との関係を示すグラフである。
【図４】従来技術による紫外線照射装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：筒状体
１ａ：石英管
１ｂ：コーテイング膜
２：紫外線ランプ
３：反射鏡
４：装置収容箱
５：ガス供給管
６：ガス排出管
７：塗布線状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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