JP3676155B2 - 塗工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光重合性樹脂および光重合開始剤系物質を含有する連鎖反応型のエネルギー線硬化型樹脂組成物を用いて、単色、多色、単層、多層、単一材および多種材の塗工を実施する塗工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、塗工による形成物（塗膜、コーティング膜、ライニング膜等）を乾燥、熱硬化もしくは常温硬化させているが、このような手法では、該形成物の乾燥や硬化に長時間を必要とするので、多色、多層塗装および多種材による塗工を同時に行うことが困難である。
つまり、例えば、多層塗工の場合には、前に塗工した材料（塗料、コーティング材料、ライニング材料等）が完全に乾燥や硬化を終了した後に次の材料の塗工を実施する必要がある。
【０００３】
このため、多色、多層塗工および多種材による塗工を実施する場合、塗工作業の終了までに極めて長時間を必要とした。また、短時間で形成物の乾燥や硬化が終了しないことから液垂れや付着といった問題を生じ、そのため、天井、壁、床等に対する塗工を簡便に実施することができなかった。
【０００４】
上記形成物を、エネルギー線で硬化させる技術も提案されているが、従来の技術では、顔料や副資材の比率が低い極めて表層の部位しか硬化できない。このため、形成物の厚みが増すと未硬化部が発生するという問題や、使用可能な材料の種類が少ない等の問題が発生し、その結果、塗工に規制が多くなって、任意の構成（多色、多層、多種材等）の塗工および任意の場所（天井、壁、床等）への塗工が困難であった。
【０００５】
極めて特殊なエネルギー線を線源に用いれば、顔料や副資材を高比率に配合した材料の使用や厚膜の硬化が可能になるが、設備や装置が極めて大がかりになるため、やはり、任意の構成の塗工および任意の場所への塗工を行なうことが無理となり、しかも、設備費、ランニングコスト、維持費等が高くなる等の実用上の問題が発生する。
【０００６】
次にエネルギー線を用いた硬化法の問題点について更に詳細に述べる。
ＵＶ（紫外線）硬化樹脂に代表されるエネルギー線硬化樹脂は、エネルギー線硬化塗料をはじめ様々な分野・用途に使用されているが、かかる樹脂は一定量以上のエネルギー線が照射された部位のみが硬化する。そして、ＵＶに代表されるエネルギー線は、樹脂を透過する過程で減衰するので、樹脂の深部まで到達し難いか、あるいはエネルギー線と同等の波長を吸収する物質等によって減衰や吸収が大きい等の特性を有する。
【０００７】
従って、光硬化樹脂は、エネルギー線の到達する表層の数μｍ〜ｍｍのみしか硬化しないこと、換言すれば、深部が未硬化の状態になるため、厚肉成形への適用が困難もしくは不可能になるという問題がある。また、エネルギー線の透過障害となる顔料や副資材等を含有する樹脂の場合、容易に硬化阻害が発生して硬化不能に陥る等の問題を生じる。
【０００８】
かかる問題点の解決策の代表的な例としては、高ＵＶ硬化性樹脂（例えば、特開平８−２８３３８８号公報に記載 )やＵＶ・加熱併用硬化型脂脂（旭電化工業株式会社：オプトマーＫＳシリーズ、日立化成工業株式会社：ラデキュア、東洋紡績：ＵＥ樹脂、特公昭６１−３８０２３号公報等に記載の樹脂）等がある。
しかしながら、高ＵＶ硬化性樹脂は、顔料や副資材等によりエネルギー線がブロックされた場合、硬化不能に陥るという問題点は依然として残されている。また、ＵＶの照射後に加熱するＵＶ・加熱併用型樹脂は、エネルギー線による硬化能力は従来の光硬化樹脂レベルであり、厚肉や顔料や副資材を含有させた場合の硬化の問題点は何等解決されていない。
【０００９】
このように、単純にエネルギー線硬化ポリマーを使用した場合、混合される顔料や副資材等が紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）、赤外線、熱線、レーザー光線（エキシマ、アルゴン、ＣＯ２ 等）、可視光線、太陽光線、Ｘ線等に代表されるエネルギー線を減衰させることになるので、エネルギー線が内部まで透過せず、このため、ポリマーが液状を呈して任意の構成（多色、多層、多種材等）の塗工および任意の場所（天井、壁、床等）への塗工が困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、光重合性樹脂および光重合開始剤系物質を含有する１種類以上の連鎖反応型のエネルギー線硬化型樹脂組成物からなる塗工材料および／または該エネルギー線硬化型樹脂組成物と１種類以上の他原料との混合物からなる塗工材料を用いることによって、この塗工材料に顔料や副資材のようなエネルギー線遮蔽性物質を高充填されている場合であっても、液垂れや付着といった問題を生じることなく、任意の構成（多色、多層、多種材等）の塗工および任意の場所（天井、壁、床等）への塗工を効率よく実施することができる塗工方法および装置を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の塗装方法では、重合性樹脂および光重合開始剤系を含有する連鎖反応型のエネルギー線硬化型樹脂組成物からなる塗工材料や、この光エネルギー線硬化型樹脂組成物を成分とする塗工材料、必要に応じてこれらに顔料や副資材等を混合した塗工材料が使用され、この塗工材料を塗工対象物の表面に塗工する工程と、塗工された塗工材料に向けてエネルギー線を照射して該材料を硬化させる工程とが含まれる。
【００１２】
この塗装方法においては、前記塗工された塗工材料に対するエネルギー線の照射に併行して該塗工材料を加熱することが好ましく、また、塗工前の前記塗工材料を予備加熱する工程を更に備えることが好ましい。そして、前記塗工材料中に前記エネルギー線硬化型樹脂組成物成分を１５重量％以上の割合で含ませるようにすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の塗装装置は、上記エネルギー線硬化型樹脂組成物を１種類以上を貯溜しておく樹脂組成物用タンクと、かかる樹脂組成物を成分とする塗料を１種類以上を貯溜しておく塗料用タンクと、必要に応じて顔料や副資材を貯溜しておくタンクと、かかる材料を塗工具に供給する材料供給手段と、前記塗工具を塗工対象物の表面に沿って移動させる塗工具位置決め手段と、前記塗工具によって塗工された塗工材料にエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段とを備えている。
【００１４】
上記塗工具位置決め手段は、塗工具の角度や方向を可変にするため、移動または自走する機構や、上下機構や旋回機構等を備えていることが好ましい。
そして、上記塗工具を１つ以上設け、単色、多色、単層、多層、単一材および多種材を塗工応する際に、同時および逐次の塗工を可能とする機構を備えることが好ましい。また、上記塗工具および材料供給手段の洗浄手段を備えることが好ましく、更に、上記塗工具を２つ以上設け、これらの塗工具を切り替えて使用する手段を備えていることが好ましい。
【００１５】
上記塗工具は、塗工や洗浄の容易さからノズル等を有した吹付手段であることが好ましいが、必要に応じて、ブラシ、ローラー、刷毛、ブレード等を用いてもよい。
そして、材料供給手段は、２種以上の材料を混練および混合する手段を備えていることが好ましく、かつ、その混練および混合によって得られる材料には上記エネルギー線硬化型樹脂組成物成分が１５重量％以上の割合で含まれていることが好ましい。
【００１６】
更に、上記混練混合手段や材料供給手段を洗浄する洗浄手段を備えていることが好ましく、かつ、上記塗工具や上記混練混合手段へ任意の材料を供給するために、材料供給手段が材料の供給先を選択する切り替え手段を備えていることが好ましい。
更にまた、塗工対象物および塗工された塗工材料を加熱する熱供給手段を設けることが好ましい。熱供給手段としては、塗工面への影響が小さく、構造が簡単な電熱線等からなるヒーター式であることが好ましいが、必要に応じて、ドライヤー、赤外線照射式の加熱手段等を使用することができる。
【００１７】
一方、上記エネルギー線照射手段としては、硬化能力、安全性、コスト等の観点からＵＶ線源であることが好ましいが、必要に応じて、可視光、ＥＢ（電子線）等を照射する手段を使用することができる。要は、樹脂組成物の硬化が可能なエネルギーが得られるものであれば種々のものを採用することができる。
【００１８】
上記タンク、材料供給手段、混練混合手段、塗工部のいずれかまたは複数部に予備加熱手段を設けて、塗工前の塗工材料を予備加熱することが好ましい。
また、上記塗工具の１つ以上と、エネルギー線照射手段の１つ以上を分離する機能を備えていることが好ましい。
本発明の塗装装置は、上記塗工具としてコーティング用の塗工具またはライニング用の塗工具を使用することも可能であり、かくすれば、エネルギー線硬化型コーティングまたはライニングを行なう塗工装置としての機能を備えることになる。
【００１９】
前述したように、本発明においては、光重合性樹脂および光重合開始剤系を含有するエネルギー線硬化型樹脂組成物や、かかる樹脂組成物を成分とする塗料を塗工材料として使用するので、天井、壁、床等の任意の場所に、任意の構成（多色、多層、多材質等）の塗工を施すことができる。
そして、上記のような塗工材料を使用する本発明によれば、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）、赤外線、熱線、レーザー光線（エキシマ、アルゴン、Ｃ０２ 等）、可視光線、太陽光線、Ｘ線等に代表されるエネルギー線を照射することにより、塗工材料の塗工厚みの大きさや、塗工材料に含まれる顔料や副資材等の種類や含有量等に関係なく、瞬時に塗工材料を硬化させることが可能である。
したがって、液垂れや未硬化の問題が無く、重ね塗りも可能となり、任意の場所への塗工、幅広い色彩構成の塗工、任意の厚みや層構成の塗工および材質を問わない塗工が可能で、しかも、これら塗工を簡便かつ短時間で実施することができる。
【００２０】
そして、このような効果をもたらす樹脂組成物としては、エネルギーを付与またはエネルギー線を照射した際、これらとは別に硬化に有効なエネルギーを樹脂内部に自己発生させる樹脂組成物、更に、硬化に有効なエネルギーを樹脂内部に連続的に自己発生させる樹脂組成物、これら硬化に有効なエネルギーとして熱エネルギーを樹脂内部に自己発生或いは連続的に自己発生させる樹脂組成物、これら熱エネルギーとして硬化反応熱を積極的に発生或いは連鎖反応的に硬化反応させて連続的に自己発生させる樹脂組成物、これら一連の硬化反応に、カチオン、ラジカル、アニオンを利用する樹脂組成物、樹脂内部にカチオンと硬化反応熱を積極的に発生或いは連続的に自己発生させる樹脂組成物等が挙げられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明に用いる塗工材料は、カチオン系光重合開始剤および光重合性ポリマーを含むエネルギー線硬化型樹脂組成物（連鎖硬化樹脂）と、かかる樹脂組成物を成分とする塗料の少なくとも１つと、必要に応じて使用される顔料や副資材等とから構成される。
【００２２】
上記塗工材料の構成比としては、上記エネルギー線硬化型樹脂組成物が１５重量％以上の割合で含まれることが好ましい。具体的には、例えば、上記エネルギー線硬化型樹脂組成物を成分とする塗料として、該樹脂組成物が３０重量部、顔料が７０重量部からなるものや、あるいは、上記エネルギー線硬化型樹脂組成物４０重量部に対して、顔料５０重量部、無機フィラー１０重量部の割合において、エネルギー線照射により容易に硬化する。
これに対し、エネルギー線硬化型樹脂組成物が１５重量％未満の材料構成比では、迅速かつ確実な硬化が困難であり好ましくない。そして、エネルギー線硬化型樹脂組成物が５重量％以下では硬化自体が行われない。
【００２３】
逆に、エネルギー線硬化型樹脂組成物が１５重量％以上であれば、該樹脂組成物の量比をどの程度にするかはケースバイケースであり、用途によって好ましい組成比が決定される。例えば一般的な塗料としての使用を考えた場合、顔料の割合は４０重量％以上、可能なら６０重量％以上が好ましい。
一般に、エネルギー線硬化型樹脂組成物の割合が大きいと硬化が容易となる。一方、顔料や副資材等の割合が大きいと、これらの機能が発現しやすくなり、例えば塗料である場合には発色性が良好になる。
【００２４】
ここで先ず、上記エネルギー線硬化型樹脂組成物について説明する。
本発明で用いられるエネルギー線硬化型樹脂組成物（連鎖硬化樹脂）には、カチオン系光重合開始剤系および光重合性樹脂が含まれる。
光重合性樹脂（オリゴマーとも表現される）としては、特に、カチオン系光重合性ポリマーまたは光重合性エポキシポリマーの適用が好ましい。この種の光重合性ポリマーの具体例としては、脂環式エポキシ、グリシジルエーテル型エポキシ、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステルアクリレート、ビニルエーテル化合物等が挙げられる。
【００２５】
また、上記光重合性樹脂には、カチオン系光重合性モノマーや光重合性エポキシモノマーが含まれていてもよく、そのような光重合性モノマーの具体例としては、エポキシモノマー、アクリルモノマー、ビニルエーテル、環状エ一テル等が挙げられる。
そして、上記具体例の中でも光重合性樹脂としては、光重合性脂環式エポキシポリマーや光重合性脂環式エポキシモノマーを含有することが好ましく、光重合性脂環式ポリマーとしては、特に脂環式エポキシ樹脂として３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートが好ましい。
【００２６】
一方、上記光重合開始剤系には、少なくとも２成分からなる光重合開始剤が用いられ、光重合開始剤としては、カチオン系光・熱重合開始剤またはカチオン系光重合開始剤が含まれる。
具体的には、カチオン系光重合開始剤としてアリール系スルホニウム塩タイプ(トリアリールスルホニウム塩等の光開始剤)の少なくとも一種と、カチオン系光・熱重合開始剤としてスルホニウム塩の少なくとも一種と、を含む少なくとも２成分からなる光重合開始剤系が好適に用いられる。
【００２７】
本発明におけるエネルギー線硬化型樹脂組成物の好ましい組成比は、光重合性樹脂（光重合性のオリゴマーやモノマー)１００重量部に対し、少なくとも２成分からなる光重合開始剤系(反応触媒系)成分が０．5〜６．０重量部、より好ましくは１．５〜３．５重量部で、かつ、光重合開始剤系成分を構成する光・熱重合開始剤／光重合開始剤の重量比が１〜４、より好ましくは１．３〜３．５である。 少なくとも２成分からなる光重合開始剤の割合が０．５重量部未満では、その光重合開始の効果が殆どなく、全体に対する量が少ないためそのものが機能しにくい。一方、この光重合開始剤の割合が６．０重量部を超えても、光硬化機能そのものは変わらず、したがって、コストの面等からも６．０重量部以下の割合にすることが好ましい。
【００２８】
また、カチオン系光・熱重合開始剤／カチオン系光重合開始剤の重量比が１より小さいと、硬化初期の発熱が得られにくいので、本発明の特徴である硬化機能を充分に発揮することができず、このため、樹脂表面のみが硬化されることになる。一方、この重量比が４を超えると、硬化特性、特にその発熱特性が異常に高まるため、急激な発熱硬化により樹脂が発泡するという好ましくない問題が生じる。
【００２９】
エネルギー線硬化型樹脂組成物の組成パターンは、本発明の範囲内であれば特に限定されないが、具体的には、以下に例示したようなエネルギー線硬化型樹脂組成物▲１▼〜▲３▼が好ましい態様として挙げられる。これらは、いずれも容易かつ迅速に硬化するという特性を有した本発明の好ましい実施の形態であり、本発明で用いられるエネルギー線硬化型樹脂組成物の基本形である。
【００３０】
▲１▼ セロキサイド２０２１Ｐ（ダイセル化学工業（株）製：脂環式エポキシ樹脂；３，４−シクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）１００重量部に対し、サンエイドＳＩ−８０Ｌ（三新化学（株）製：カチオン系光・熱重合開始剤）１．７５重量部、ＤＡＩＣＡＴ１１（ダイセル化学工業（株）製：カチオン系光重合開始剤；アリール系スルホニウム塩）０．７５重量部を混合したもの、
▲２▼ セロキサイド２０２１Ｐ（ダイセル化学工業（株）製：脂環式エポキシ樹脂；３，４−シクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）５０重量部に対し、エピコート８２８（油化シェルエポキシ（株）製：ビスフェノールＡ型エポキシ）５０重量部、サンエイドＳＩ−８０Ｌ（三新化学（株）製：カチオン系光・熱重合開始剤）１．７５重量部、ＤＡＩＣＡＴ１１（ダイセル化学工業（株）製：カチオン系光重合開始剤；アリール系スルホニウム塩）０．７５重量部を混合したもの、
▲３▼ セロキサイド２０２１Ｐ（ダイセル化学工業（株）製：脂環式エポキシ樹脂；３，４−シクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）１００重量部に対し、サンエイドＳＩ−８０Ｌ（三新化学（株）製：カチオン系光・熱重合開始剤）１．５０重量部、ＤＡＩＣＡＴ１１（ダイセル化学工業（株）製：カチオン系光重合開始剤；アリール系スルホニウム塩）０．５０重量部、４，４’−ビス［ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルフォニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート０．５０重量部、２−ブチニルテトラメチレンスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート０．５０重量部を混合したもの、
などが好適な組成物として挙げられる。
【００３１】
上記のエネルギー線硬化型樹脂組成物には、エネルギー線遮蔽性物質〔例えば炭素および炭素繊維（短繊維、長繊維、連続繊維、カーボンクロス等）、無機フィラー、金属粉等の石炭灰以外の遮断性物質〕、および顔料、ガラス繊維、有機繊維、各種フィラー、光増感剤、反応性希釈剤等慣用される添加剤を硬化可能な範囲で一種以上添加することができる。
【００３２】
上述した組成を有した本発明に係るエネルギー線硬化型樹脂組成物は、熱または光によって硬化し、あるいは熱および光の両方によっても硬化する。その硬化は、連鎖反応型であり、外部からのエネルギーとともに、樹脂組成物内部で自己発生する別のエネルギーによって硬化が進行する。したがって、エネルギー線の照射の仕方によって、硬化の仕方が変化してくるが、従来の熱硬化型の組成物に比較すると格段に速く硬化が進行する。
また、エネルギー線照射の際に熱を与えれば（例えば１２０℃程度）、さらに容易に硬化を制御することができる。
【００３３】
硬化条件として、具体的には、光源、時間等が変化する。
樹脂組成物に対し、エネルギー線を照射する際には、硬化時の加熱条件を適宜最適な条件に変更できる。また、硬化前に、樹脂組成物を予備加熱しておき、その後、エネルギー線を照射して成形することも可能である。予備加熱した場合には、より短時間（通常の約１／２〜２／３）で硬化可能となる利点がある。
エネルギー線として、紫外光（ＵＶ）を用いる場合には、その照射の際に、例えば以下のような必要条件を満たすことにより良好な硬化作用が得られる。
【００３４】
硬化条件：
ランプ種類：メタルハライドランプ
ランプ強度：１２０〜２８０Ｗ／ｃｍ
ランプ長：２５０ｍｍ
雰囲気・温度・圧力：空気中・室温・大気圧
照射距離：２０ｃｍ
照射時間：５〜０．５分間［材質、厚さで変化する〕
【００３５】
本発明にかかる樹脂組成物を用いれば、乾燥や硬化に長時間を必要とせず、極短時間で硬化が終了する。従って、従来発生していた液垂れや付着といった問題点がなく、天井、壁、床等の任意の場所への塗工を簡便に実施すること可能である。
また、極短時間硬化の特徴に加え、顔料や副資材等の制限がほとんどなくて広範囲の材料が適用可能であることから、従来のように、１つ１つの工程で完全に乾燥や硬化が終了した後に次の工程に進むという手順を踏む必要がなく、したがって、多色、多層、多種材の塗工をほぼ同時に行うことが可能であるとともに、複雑な塗装も短時間で簡便に実施することができる。
【００３６】
図１は、本発明に係る塗工方法を実施するための装置を示している。
この塗工装置は、原材料用のタンクとして、上記エネルギー線硬化型樹脂組成物を貯溜するタンク１、副資材を貯溜するタンク２、エネルギー線硬化型樹脂組成物を成分とする塗料を貯溜するタンク３〜５および洗浄液を貯溜するタンク６を備え、これらを自走台車７上に配置してある。
なお、原材料の構成やタンクの数等は変更可能であり、これに限定されるものではない。また、材料は何らかの形で最終的に塗工場所に供給できれば良いので、タンク１〜６は必ずしも自走台車７と一体に設ける必要はない。
【００３７】
タンク１〜６内の原材料は、供給パイプやホース等からなる供給路を通って最終的に塗工部位に供給されるが、この実施形態では、上記供給路の途中にいくつかの切り替え機能を設けて、供給パターンを変更するようにしている。
すなわち、原材料は直接塗工に用いることもできるが、この実施例では、各タンク１〜６を原料供給切り替え部８に接続して、供給パターンの変更を可能にしている。例えば、使用すべき２つ以上の原材料を該原料供給切り替え部８を経て混練混合部９に供給し、ここで混練や混合を行って任意の材料に加工した後、ホース巻き取り部１０に供給することができる。
【００３８】
混練混合部９のタイプとしては、プロペラ攪拌タイプやスクリュー混練タイプ等があるが、混練や混合の機能を有するものであれば他のタイプのものも採用することができる。
なお、タンク１〜６と同様に、混練混合部９も台車７に一体に設ける必要はない。また、この実施形態では、原料供給切り替え部８とホース巻き取り部１０間に介在させた供給パイプまたはホース１１およびホース巻き取り部１０から後述のロボット１２内を通って該ロボット１１の先端部に至るホース１２として、複数本のパイプまたはホースを束ねた１本のハイブリットパイプまたはホースを使用しているが、これに代えて個別の供給パイプまたはホースを使用しても良い。
【００３９】
更に、この実施形態に係る塗工装置は、自走台車７により任意位置まで移動し得るように構成されているが、台車７の走行手段は車輪を用いたものに限定されない。また、台車７の走行制御もＡＧＶや自走クレーン等で用いられているような種々の一般的な手法を採用することができる。
【００４０】
台車７上には、多関節型のロボット２０が配設されている。このロボット２０は、基台２１と、この基台２１上に設けられた第１アーム２２と、この第１アーム２２に連接された第２アーム２３と、この第２アーム２３の先端部に手首部２４を介して取り付けられた塗工具装着部２５とを備えている。
基台２１は、矢印Ａで示すように、その軸線を中心として回転可能である。また第１アーム２２は、テレスコープ式に伸縮するように構成されており、矢印Ｂ方向に傾倒し得るように基台１２にその基部が枢着されている。
第２アーム２３は、第１アーム２２の先端部にその基部が枢着されており、該第１アーム２２の軸線に直交する軸を中心として矢印Ｃ方向に回転可能である。また、手首部２４は、第２アーム２３の先端部に枢着され、該第２アーム２の軸線に直交する軸を中心として矢印Ｄ方向に回転可能である。
【００４１】
塗工具装着部２５は、手首部２４の先端に支持されており、矢印Ｅに示すように、該手首部２４の軸線を中心として回転することができる。図１のＦ矢視拡大図である図２に示すように、この塗工具装着部２５は、中央部にエネルギー線照射源であるＵＶランプ２６を配設するととも、このＵＶランプ２６の周囲に使用塗工具の一形態である複数（この例では８個）の吹付用ガン２７を配設し、さらに、これらの吹付用ガン２７の周囲に加熱用ヒータ２８を配設してある。なお、ＵＶランプ２６は、手首部２４の周囲にも設けてある。
【００４２】
各吹付用ガン２７には、図示していない切り替えバルブがそれぞれ接続されている。したがって、切り替えバルブの制御によって各吹付用ガン２７の内の任意のものを選択的に使用することができ、また、それらの内のいくつか、もしくは、それらの全てを同時に使用することも可能である。
【００４３】
上記ロボット２０によれば、任意の箇所に塗工具装着部２５を移動させてその箇所での塗工が可能である。このロボット２０は、上記の構成に限定されず、例えば、必要に応じてアームの数を更に増加しても良い。また、上記ロボット２０の塗工具装着部２５には、塗工部位の表面ば作業の形態に応じて他の塗工具、例えばブラシ、ローラー、刷毛、ブレード等を設けることができる。
すなわち、上記塗工具装着部２５は、必要にに応じて、種々の塗工具を差し替えることができるように構成されている。もちろん、塗工具装着部２５に異種の塗工具を取り付けて、それらを選択使用することも可能である。
【００４４】
上記ロボット２０は、さらに洗浄機能を有しており、切り替え部８の切り替え動作によってタンク６内の洗浄液を該切り替え部８から塗工具装着部２５に至る一連の塗装材料通路に供給して該通路を洗浄することができる。
かかる洗浄機能と各部に設けられた切り替え機構とにより材料のバリエーションや塗装形態にさらに幅を持たせることができる。
【００４５】
エネルギー線照射源としては、塗工による形成物（塗膜、コーティング膜、ライニング膜等）の硬化速度およびランニングコスト等を考えた場合、上記ＵＶランプ２６を使用することが好ましいが、もちろん、他のエネルギー線を用いてもよい。また、上記ヒーター２８は、塗工形成物の硬化を速めるために設けたものであり、種々の熱源を適用することができる。
ＵＶランプ２６によるＵＶの照射タイミングやヒーター２６による加熱のタイミングは、塗工中でも塗工後でも良いが、重ね塗りや液垂れ防止の為には即硬化させる必要があるため、塗工中の方が本発明の特徴をより発揮できる。
【００４６】
次に、上記ロボット２０を用いた塗工の実施形態について説明する。なお、ここでは、内層用セラミック粉４０重量％＋エネルギー線硬化型樹脂組成物６０重量％の配合比を有する内層材料と表層用の３色の塗料からなる３色２層３種材を用いた壁面への塗装を例に実施の形態を述べる。
この場合、タンク１にエネルギー線硬化型樹脂組成物を、タンク２に副資材であるセラミック粉を、タンク３〜５にエネルギー線硬化型樹脂組成物を成分とするエネルギー線硬化型塗料を予め貯溜させておく。
【００４７】
まず、タンク１，２内の原材料は、原料供給切り替え部８を経て混練混合部９に供給され、ここで所定比率に混練されて内層材料となる。この内層材料は、再度原料供給切り替え部８を経て、ホース巻き取り部９、ロボット２０のアーム２２，２３および手首部２４を通って塗工具装着部２５に供給される。
ロボット２０は、塗装開始前に塗工具装着部２５を予め塗装開始位置に位置決めし、塗装の開始後、該塗工具装着部２５を図示していない壁面に沿って所定の速度で所定の方向に移動させる。
【００４８】
塗装が開始されると、塗工具装着部２５の吹付用ガン２７からセラミック混練材料（内層用セラミック粉とエネルギー線硬化型樹脂組成物を混練した材料）が壁面に吹き付けられ、同時にＵＶランプ２６によるＵＶ照射とヒーター２８による加熱処理が実行される。
吹き付けによって形成されたセラミック混練材料からなる内層は、ＵＶ線を１０〜２０秒程度で照射することによってその表面の硬化が終了する。そこで、内層表面の硬化時点で該内層表面に表層となる３色の塗装を施すが、その際も、ＵＶランプ２６によるＵＶ照射およびヒーター２８による加熱を行う。
【００４９】
このとき、タンク３〜５内の表層塗装用の塗料は、そのまま原料供給切り替え部８、ホース巻き取り部１０、アーム２２，２３内を通って塗工具装着部２５に供給される。そして、３色の塗装は、各タンク３〜５から供給された各色塗料を図２に示した個別の吹付用ガン２７から吹き付けられる。
【００５０】
上記においては、混練混合部９において、エネルギー線硬化型樹脂組成物と副資材とを混練しているが、必要に応じて、この根練混合部９でエネルギー線硬化型樹脂組成物と塗料、塗料と塗料、塗料と副資材、エネルギー線硬化型樹脂組成物樹と顔料、塗料と顔料、３種以上の原材料等の混練混合を実行することができる。そして、場合によっては、副資材等を混練混合せずそのまま吹き付ける等の作業形態も採用される。
【００５１】
以上により、ＵＶ照射、ヒーター加熱を伴った一連の塗装（３色２層３種材によるハイブリット塗装）が壁面に施される。なお、内層および表層の厚みや風合い、材質等によっては、吹付用ガン２７をブラシ、ローラー、刷毛、ブレード等の任意の塗工具に変更することができる。
なお、使用する吹付用ガン２７等の塗工具は、切り替えおよび洗浄が可能であるため、例えば、同一のガンを複数の塗料に兼用することも可能である。更に、材料および塗料をより短時間に硬化するため、ＵＶランプ２７やヒーター２８の強度を増したり、数を増やすことも可能である。
【００５２】
ところで、図示していないが、上記塗工装置には、塗工材料を連鎖硬化開始近傍の温度まで予備加温して硬化・成形に要する時間を短縮する加熱要素を設けてある。この加熱要素は、例えば、原料タンク１〜５に設けることができ、この場合、該タンク１〜５内の材料が上記加熱要素で一定温度に温度調節される。なお加熱要素は、混練混合部９、材料の通路（パイプ、ホース、ロボット内等）に設けることも可能である。
【００５３】
本発明で用いられる樹脂系材料は連鎖反応型なので、熱を加えると、樹脂組成物自体が自己発熱して徐々に硬化していく傾向を示す。最初に、エネルギー線を照射すると、そのエネルギー照射量（ジュール熱）が積算されるので、その照射部分が反応（硬化）して、樹脂の温度が上昇していく。そして、一定の温度を超えると、熱硬化（パターン）樹脂自体の反応になるので、硬化速度が変化する。
【００５４】
したがって、第一に、予備加熱しておくということは、上記一定の温度に達してから熱硬化するまでの時間を短縮できる利点をもたらす。すなわち、硬化が始まる前（熱反応する前）の時間を短くできるので、硬化反応を迅速に開始することができる。但し、硬化自体は、塗工中あるいは塗工後に行われるエネルギー線の照射、ヒーターによる加熱によって行わなければならない。
【００５５】
また、第二に、予備加熱によって成形物の周囲の温度が上昇するので、樹脂組成物の樹脂自体が熱エネルギーを自己発生する際に、直ちに周囲を一定の硬化温度にまで熱することができ、その結果、硬化時間そのものを極端に短くすることができる。つまり、硬化反応を迅速に進行させて、硬化開始後（熱硬化反応開始後）の時間の短縮を図ることができる。
【００５６】
前述した樹脂組成物では、硬化の温度しきい値が約１００℃（８０〜１２０℃）程度であり、したがって、予備加熱の温度は、このしきい値より低く設定する必要がある。但し、材料供給管路における摩擦等によってもある程度の熱が発生するため、予熱温度が上記しきい値温度に近い温度範囲内の場合には、塗工装置内で材料の硬化が開始されるおそれがある。したがって、これを回避するために、予備加熱温度は通常、６０℃程度に設定することが好ましい。
【００５７】
上記塗工装置における塗工具装着部２５は、手首部２４から分離できるように構成することもができる。このように構成すれば、手操作による塗工作業が可能になるので、細部への塗工や、複雑形状物体表面への塗工等を簡便に実施することができる。
その際、分離した塗工具装着部２５に原料タンク１〜６、混練混合部９等を直接に接続する手段を設けておけば、分離機能の利点をより有効に発揮することが可能になる。また、分離した塗工具装着部２５に直接小型のタンク等を取り付けることができるように構成しておけば、さらに作業性が向上する。
【００５８】
塗工具装着部２５の塗工具をコーティング用塗工具およびライニング用塗工具に置き換えれば、上記塗工装置をコーティングおよびライニング、特に、多色多層多材質のハイブリットコーティングおよびハイブリットライニングの硬化・成形に適用することができる。
なお、具体的なコーティング用塗工具およびライニング用塗工具としては、例えば、ドクターブレード、ローラー等がある。この場合、塗工対象物がベルトコンベアー等で連続的に供給されれば流れ作業も可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、光重合性樹脂および光重合開始剤系物質を含有する連鎖反応型のエネルギー線硬化型樹脂組成物、または、該エネルギー線硬化型樹脂組成物と他材料との混合物からなる塗工材料を用い、これにエネルギー線を照射して硬化させるので、樹脂組成物中にエネルギー線を遮蔽する物質が含まれている場合や、形成物の厚みが大きい場合でも、以下のような効果が得られる。
▲１▼ エネルギー線により短時間で塗工材料の硬化が可能であるから、塗工作業の効率向上および低コスト化を図ることができる。
▲２▼ 塗工材料の瞬時硬化が可能なため、液垂れや未硬化の問題が無くなる。
▲３▼ 任意の場所（天井、壁、床等）への塗工が可能になる。
▲４▼ 顔料および副資材等の種類や含有量等の影響が少ないので、幅広い原材料が使用可能である。
▲５▼ 重ね塗りも瞬時に実行することができるので、幅広い色彩構成、任意の厚みや層構成および任意の材質での塗工、つまり、ハイブリット構成の塗工が可能となり、しかも、これを簡便かつ短時間に実行することができる。
▲６▼ エネルギー効率が良いので、ランニングコストが安い。
▲７▼ ＵＶランプ等の設備が小型で済むので、それについての費用の低減および設置スペースの縮小を図ることができる。
▲８▼ エネルギー線硬化のため溶媒が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗工装置の実施形態を示す概略側面図。
【図２】図１のＦ矢視図。
【符号の説明】
１〜６ タンク
７ 自走台車
８ 原料切り替え部
９ 混練混合部
１０ ホースリール
２０ ロボット
２１ 基台
２２ 第１アーム
２３ 第２アーム
２４ 手首部
２５ 塗工具装着部
２６ ＵＶランプ
２７ 吹付用ガン
２８ ヒーター

Claims (8)

1. 光重合性樹脂および光重合開始剤を含有した連鎖反応型のエネルギー線硬化型樹脂組成物を成分とする塗工材料を塗工対象物の表面に塗工する工程と、
   前記塗工された塗工材料に向けてエネルギー線を照射して該塗工材料を硬化させる工程と、を含み、
   前記塗工材料は、前記連鎖反応型のエネルギー線硬化型樹脂組成物を１５重量％以上の割合で含み、
   前記エネルギー線硬化型樹脂組成物は、前記光重合性樹脂として光重合性脂環式エポキシ樹脂を使用するとともに、前記光重合開始剤として、カチオン系光重合開始剤およびカチオン系光・熱重合開始剤を使用し、前記光重合性脂環式エポキシ樹脂１００重量部に対して前記カチオン系光重合開始剤およびカチオン系光・熱重合開始剤を０．５〜６．０重量部含むことを特徴とする塗工方法。
2. 前記光重合性脂環式エポキシ樹脂１００重量部に対して前記カチオン系光重合開始剤およびカチオン系光・熱重合開始剤を１．５〜３．５重量部含むことを特徴とする塗工方法請求項１に記載の塗工方法。
3. 前記カチオン系光・熱重合開始剤／カチオン系光重合開始剤の重量比が１〜４であることを特徴とする請求項１に記載の塗工方法。
4. 前記カチオン系光・熱重合開始剤／カチオン系光重合開始剤の重量比が１．３〜３．５であることを特徴とする請求項１に記載の塗工方法。
5. 前記塗工材料が添加剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗工方法。
6. 前記塗工材料が前記添加剤としての顔料を４０重量％以上の割合で含むことを特徴とする請求項５に記載の塗工方法。
7. 前記塗工された塗工材料に対するエネルギー線の照射に併行して該塗工材料を加熱することを特徴とする請求項１に記載の塗工方法。
8. 塗工前の前記塗工材料を予備加熱する工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の塗工方法。

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