JP2008039395A - 粘度測定装置および粘度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 視覚により角度変化の目盛りを読むだけで、インキ等の液体の粘度を測定することができる粘度測定装置と粘度測定方法を提供する。
【解決手段】 上側を大気に開放状態とし、その側面下部に設けられ、液体を水平方向に噴出する液体噴出用の流路から液体を噴出しながら、所定の高さで一定量の液体を溜めておくことができる粘度測定槽と、流路から噴出する液体をその一面で受け、液体からの衝撃力の大きさに対応して、その支持部を中心として回転して角度変化する、剛性のある液体受け板と、該液体受け板の角度を測定する角度測定部とを、備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体の粘度測定装置に関し、特に、簡単に、視覚により角度変化の目盛りを読むだけで、液体の粘度を測定することができる粘度測定装置と粘度測定方法に関する。

グラビア印刷で多用される有機溶剤系インキは、溶剤が揮発性であるため経時的にインキ粘度が増加する現象が生じる。
インキ粘度の変動は、印刷物の色調不良原因となるためインキ粘度の管理は必要不可欠である。
従来の粘度測定は、底部にオリフィスが設けられた小型容器（容量、数１０ｃｃ程度）をインキ中に浸漬し、引き上げた状態でオリフィスからインキを流出させ、流出開始から流出終了までの時間（通常数十秒程度）を測定している。
グラビア印刷の場合、このような計測を色数分、定期的に行う必要があるため、インキ粘度管理には多大な時間を要している。
また、上記粘度測定における流出開始、流出終了の判断を人が行っているために判断のタイミングに個人差が生じ、粘度管理が正確に行われないことがある。
粘度測定、調整を自動で行う粘度コントローラもあるが、構造が複雑なため維持管理に多大な労力が必要な場合が多い。
また、実開昭５５−１４８７７号公報（特許文献１）に記載されているように、インキ粘度を、インキの飛距離で管理する手法もあるが、通常の、グラビア印刷機においては作業スペースが狭い為に、インキが流出する飛距離を計測するためのスペースを確保することが困難であり、設置位置も限定されていた。
実開昭５５−１４８７７号公報

上記のように、印刷品質面から、グラビア印刷で多用される有機溶剤系インキにおいては、その粘度管理が必要で、種々の粘度測定機器を用いて測定が行われているが、簡単に、場所をとらずに、その管理も容易な、粘度測定方法が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、具体的には、視覚により角度変化の目盛りを読むだけで、インキ粘度を測定することができる粘度測定装置と粘度測定方法を提供しようとするものである。

本発明の粘度測定装置は、液体の粘度測定装置であって、上側を大気に開放状態とし、その側面下部に設けられ、液体を水平方向に噴出する液体噴出用の流路から液体を噴出しながら、所定の高さで一定量の液体を溜めておくことができる粘度測定槽と、流路から噴出する液体をその一面で受け、液体からの衝撃力の大きさに対応して、その支持部を中心として回転して角度変化する、剛性のある液体受け板と、該液体受け板の角度を測定する角度測定部とを、備えていることを特徴とするものである。
そして、上記の粘度測定装置であって、前記支持部は、前記液体受け板を前記粘度測定槽の側面、前記流路の上側にて回転できるように支持するもので、且つ、前記液体受け板は、前記粘度測定槽から液体が噴出しない場合に、前記流路の液体噴出口を覆うように、設けられていることを特徴とするものであり、前記角度測定部として、前記支持部を中心とする円の一部形状の角度目盛りを用いることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの粘度測定装置であって、前記液体受け板には、液体からの衝撃力、液体受け板の重さ以外の、前記支持部を中心とする回転の回転モーメントに寄与する力を与えて、該回転モーメントに寄与する液体受け板の重さを実質的に減らしていることを特徴とするものである。
ここで、粘度測定の対象となる液体としては、例えば、グラビア印刷用のインキが挙げられるが、これに限定はされない。
尚、グラビア印刷用のインキの場合、測定する粘度としては、ＪＩＳ Ｋ ６８３３に準じるもので、Ｂ型粘度計で１０Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓの範囲程度である。

本発明の粘度測定方法は、液体の粘度測定方法であって、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粘度測定装置を用いて、前記液体受け板の角度を測定し、測定された液体受け板の角度をもとに、液体の粘度を把握することを特徴とするものである。

（作用）
本発明の粘度測定装置は、このような構成にすることにより、視覚により角度変化の目盛りを読むだけで、液体の粘度を測定することができる粘度測定装置の提供を可能としている。
本発明においては、液体の粘度を、角度で管理することができ、常に視覚的に液体の粘度を測定できるものとし、結果、液体の粘度を測定のための時間の短縮、省スペース化、作業負荷の軽減を可能とし、液体の粘度測定における個人誤差の減少を可能としている。 また、液体の粘度の測定のための装置構成がシンプルであり、また、電気を使用しない構成のため、防爆仕様にする必要が無く、安価となる。
具体的には、上側を大気に開放状態とし、その側面下部に設けられ、液体を水平方向に噴出する液体噴出用の流路から液体を噴出しながら、所定の高さで一定量の液体を溜めておくことができる粘度測定槽と、流路から噴出する液体をその一面で受け、液体からの衝撃力の大きさに対応して、その支持部を中心として回転して角度変化する、剛性のある液体受け板と、該液体受け板の角度を測定する角度測定部とを、備えていることにより、これを達成している。
即ち、上側を大気に開放状態とし、その側面下部に設けられ、液体を水平方向に噴出する液体噴出用の流路から液体を噴出しながら、所定の高さで一定量の液体を溜めておくことができる粘度測定槽を用いることにより、ほぼ一定の圧力で液体噴出用の流路から液体を噴出することを可能とし、これは、粘度の変化に対応した液体の噴出速度の変化を得ることを可能にしている。
また、流路から噴出する液体をその一面で受け、液体からの衝撃力の大きさに対応して、その支持部を中心として回転して角度変化する、剛性のある液体受け板を用いていることにより、液体からの衝撃力は液体の噴出速度に対応するものであることから、液体の粘度の変化に対応した液体の噴出速度の変化に対応して、支持部を中心として回転した液体受け板の角度変化をえることができる。
即ち、これにより、液体の粘度の変化に対応した液体受け板の角度変化を得ることができる。
そして、角度測定部を備えていることにより、液体の粘度の変化に対応した液体受け板の角度変化を測定することを可能としている。
尚、特に、グラビア印刷において、グラビア印刷用のインキを粘度測定する場合には、簡単に、場所をとらずに、その管理も容易にして、粘度測定ができ、有効である。

また、前記支持部は、前記液体受け板を前記粘度測定槽の側面、前記流路の上側にて回転できるように支持するもので、且つ、前記液体受け板は、前記粘度測定槽から液体が噴出しない場合に、前記流路の液体噴出口を覆うように、設けられている、請求項２の発明の形態とすることにより、特に、簡単で、省スペース化が図れる。
この場合、前記角度測定部として、前記支持部を中心とする円の一部形状の角度目盛りを用いる形態が挙げられる。
また、前記液体受け板には、液体からの衝撃力、液体受け板の重さ以外の、前記支持部を中心とする回転の回転モーメントに寄与する力を与えて、該回転モーメントに寄与する液体受け板の重さを実質的に減らしている、請求項４の発明の形態とすることにより、支持部を中心とする回転の回転モーメントに寄与する液体受け板の重さを実質的に減らしており、液体受け板の重さを実質的に減らさない場合に比べて、液体受け板への液体からの衝撃力の少ない変化で大きな回転角度の変化を得ることを可能としている。
即ち、このようにすることにより、回転角度の変化の感度を実質的に上げている。

本発明の粘度測定方法は、このような構成にすることにより、視覚により角度変化の目盛りを読むだけで、液体の粘度を測定することができる粘度測定方法の提供を可能としている。

本発明は、上記のように、視覚により角度変化の目盛りを読むだけで、液体の粘度を測定することができる粘度測定装置および粘度測定方法の提供を可能とした。
特に、液体の粘度を、角度で管理することができるものとし、常に視覚的に液体の粘度を測定できものとし、結果、液体の粘度を測定のための時間短縮、省スペース化、作業負荷の軽減を可能とし、液体の粘度測定における個人誤差の減少を可能とした。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の粘度測定装置の実施の形態の１例の構成概略図で、図２（ａ）は図１におけるインキ受け板の釣り合い状態を示した図で、図２（ｂ）、図２（ｃ）は図１に示すインキ受け板よりも重いインキ受け板を用いた場合の釣り合い状態を示した図である。
尚、図１中、点線矢印はインキの方向を示し、太い点線４０はインキを噴出しない場合のインキ受け板の状態を示し、太い実線４０はインキを噴出して粘度測定を行う場合のインキ受け板の状態を示している。
図１、図２中、１０はインキパン（インキ貯め）、２０はインキ注入槽、３０は（インキの）粘度測定槽、３１は流路、４０、４１、４２はインキ受け板（液体受け板とも言う）、４５、４５ａ、４５ｂは支持部、５０は角度測定部、６１は制御弁、６２はオーバーフロー配管、６３、６４は切り欠き、６５、６６は配管、８０はインキ、Ｌ０〜Ｌ３は長さ、θは角度、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は回転方向の力である。

はじめに、本発明の粘度測定装置の実施の形態の１例を、図１に基づいて説明する。
本例の粘度測定装置は、グラビア印刷用のインキの粘度を測定する粘度測定装置で、上側を大気に開放状態とし、その側面下部に設けられ、インキ８０を水平方向に噴出するインキ噴出用の流路３１からインキ８０を噴出しながら、所定の高さで一定量のインキを溜めておくことができる粘度測定槽３０と、流路３１から噴出するインキ８０をその一面で受け、インキ８０からの衝撃力（図２のＦ２に相当）の大きさに対応して、その支持部４５を中心として回転して角度変化する、剛性のあるインキ受け板４０と、該インキ受け板の角度を測定する角度測定部５０とを、備えている。
本例の場合、支持部４５は、インキ受け板４０を粘度測定槽３０の側面、流路３１の上側にて回転できるように支持するもので、且つ、インキ受け板４０は、粘度測定槽３０からインキ８０が噴出しない場合に、流路３１のインキ噴出口を覆うように、設けられている。
また、本例では、角度測定部５０として、支持部４５を中心とする円の一部形状の角度目盛りを用いている。

管６５の制御弁６１を開くことにより、インキパン１０からインキ８０は管６５を通リ、インキ注入槽２０へと送られ、更に、インキ注入槽２０から粘度測定槽３０へ管６６を介してインキ８０は注入されるが、管６５の制御弁６１を開き、インキ注入槽２０と粘度測定槽３０に、インキを貯めた状態で粘度測定を行う。
本例においては、インキ注入槽２０と粘度測定槽３０に、それぞれ、切り欠き６３、６４を設け、これらから、オーバーフローしたインキ８０を、オーバーフロー配管６２に注ぐ構造で、これにより、インキ注入槽２０のインキ上面、粘度測定槽３０のインキ上面位置が一定位置に制御されており、且つ、インキ注入槽２０から粘度測定槽３０へのインキの注入の影響も一定とすることができる。

インキ受け板４０の釣り合い状態と角度測定部５０の角度の測定について、以下、簡単に説明しておく。
本例の場合、先に述べたように、インキ受け板４０は、インキ８０を噴出しない場合に、流路３１のインキ噴出口を覆うように、設けられているが、上記のようにして、粘度測定槽３０のインキをオーバーフローさせた状態では、流路３１からのインキ噴出により、図１に示すように、インキ受け板４０は支持部４５を中心として回転し、インキの粘度ηに対応した所定の角度θで釣り合った状態となる。
ここでは、角度θを鉛直方向からの角度とする。
インキ受け板４０と支持部４５との関係は、図２（ａ）に示すようになる。
Ｆ１１はインキ受け板４０自体の荷重ｍによる回転方向の力でｍｇｓｉｎθ（ｇは重力加速度）に相当する。
Ｆ２は噴出されたインキによる回転方向の衝撃力で、
Ｆ１１×（Ｌ０／２）＝Ｆ２×Ｌ１ （１）
となる。
一方、流路３１から噴出されるインキ８０の流出速度は近似的にインキ８０の粘度ηに反比例し、インキ８０による衝撃力Ｆ２がインキ８０の粘度により変わる。
流路３１から噴出されたインキ８０がインキ受け板４０に当たった後、鉛直方向に落下するとした場合には、近似的に、インキ８０による衝撃力Ｆ２がインキ８０の粘度に反比例する。
尚、通常は、流路３１から噴出されたインキ８０がインキ受け板４０に当たった後、鉛直方向に落下する。
インキ８０の粘度がη１と変化して大きくなった場合には、流路３１から噴出されるインキ８０の流出速度は小さくなり、その衝撃力Ｆ２も小さくなり、角度θも小さくなる。 また、インキ８０の粘度がη２と変化して小さくなった場合には、流路３１から噴出されるインキ８０の流出速度は大きくなり、その衝撃力Ｆ２も大きくなり、角度θも大きくなる。
測定される角度が適正角度よりも小さくなっている状態では、有機溶剤を投入してインキ粘度の調整を行う。
このようにして、粘度測定槽３０のインキをオーバーフローさせた状態で、インキ受け板４０が、支持部４５を中心として回転し、インキの粘度ηに対応して釣り合った角度を測定して、これをその時のインキ８０の粘度として把握する。
本例の粘度測定装置では、一度セットすると、常に視覚的にインキ粘度を測定することができるため、時間短縮が可能となり、粘度測定作業が簡単で、粘度測定の個人誤差を少ないものとできる。
また、構造がシンプルなため、自動粘度コントローラに見られた維持管理の煩わしさが無く、安価である上、自動粘度コントローラは動力源（電気やエア）を使用するが、本方式は動力源を使用しないので、火災の危険性が無い。

図２（ｂ）に示すように、インキ受け板４０と同じ長さＬ０であるが、重量がこれより重い板を用い、同様に支持部４５にて回転できるように支持してインキ受け板４１として用いた場合、インキ８０の粘度ηに対して、図２（ａ）に示すインキ受け板４０を用いた場合と、同じ角度で釣り合うには、例えば、回転方向にバネ力等による所定の力Ｆ３を加える。
尚、支持部４５ａの位置は、図２（ａ）の支持部の位置と同じとする。
Ｆ１２はインキ受け板４１自体の荷重による回転方向の力で、ここでは、Ｆ１２＞Ｆ１１で、
Ｆ１２×（Ｌ０／２）＝Ｆ２×Ｌ１+ Ｆ３×Ｌ２ （２）
となる。
また、図２（ｃ）に示すように、インキ受け板４１を長くした板を用い、支持部４５にて回転できるように支持してインキ受け板４２として用いた場合、インキ８０の粘度ηに対して、図２（ａ）に示すインキ受け板４０を用いた場合と、同じ角度で釣り合うには、例えば、回転方向にバネ力等による所定の力Ｆ４を加える。
Ｆ１２は支持部から下側のインキ受け板４１に相当する長さ分の荷重による回転方向の力で、Ｆ１３は支持部４５から上側の分に相当する長さ分の荷重による回転方向の力で、 尚、支持部４５ｂの位置を、図２（ａ）の支持部４５の位置と同じ位置とする。
ここでも、Ｆ１２＞Ｆ１１で、
Ｆ１２×（Ｌ０／２）＝Ｆ２×Ｌ１+ Ｆ４×Ｌ３+ Ｆ１３×（Ｌ３／２） （３）
となる。
図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す各場合においては、インキ受け板には、インキからの衝撃力、インキ受け板の重さ以外の、前記支持部を中心とする回転の回転モーメントに寄与する力を与えて、該回転モーメントに寄与するインキ受け板の重さを実質的に減らしている。
このように、剛性があるインキ受け板であれば、その板厚、材質の違い等による重さの違いや長さの違いがあっても、予め目標とする所望の角度において角度変化を測定することを可能としている。

本例の粘度測定装置は１例で、本発明はこれに限定はされない。
本例の粘度測定装置はインキパンからインキを送られるように設けられているが、インキタンクに連結するように設ける形態も挙げられる。
インキ受け板や角度測定部もこれに限定はされない。
例えば、粘度測定槽からインキを噴出していない場合に、インキ受け板が鉛直になるように配しても良い。
また、本例の粘度測定装置は、インキを粘度測定の対象としたが、このような構成の粘度測定装置をインキ以外の液体の粘度測定に適用することもできる。

本発明の粘度測定装置の実施の形態の１例の構成概略図である。 図２（ａ）は図１におけるインキ受け板の釣り合い状態を示した図で、図２（ｂ）、図２（ｃ）は図１に示すインキ受け板よりも重いインキ受け板を用いた場合の釣り合い状態を示した図である。

符号の説明

１０ インキパン（インキ貯め）
２０ インキ注入槽
３０ （インキの）粘度測定槽
３１ 流路
４０、４１、４２ インキ受け板（液体受け板とも言う）
４５、４５ａ、４５ｂ 支持部
５０ 角度測定部
６１ 制御弁
６２ オーバーフロー配管
６３、６４ 切り欠き
６５、６６ 配管
８０ インキ
Ｌ０〜Ｌ３ 長さ
θ 角度
Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 回転方向の力

Claims (5)

1. 液体の粘度測定装置であって、上側を大気に開放状態とし、その側面下部に設けられ、液体を水平方向に噴出する液体噴出用の流路から液体を噴出しながら、所定の高さで一定量の液体を溜めておくことができる粘度測定槽と、流路から噴出する液体をその一面で受け、液体からの衝撃力の大きさに対応して、その支持部を中心として回転して角度変化する、剛性のある液体受け板と、該液体受け板の角度を測定する角度測定部とを、備えていることを特徴とする粘度測定装置。
2. 請求項１に記載の粘度測定装置であって、
   前記支持部は、前記液体受け板を前記粘度測定槽の側面、前記流路の上側にて回転できるように支持するもので、且つ、前記液体受け板は、前記粘度測定槽から液体が噴出しない場合に、前記流路の液体噴出口を覆うように、設けられていることを特徴とする粘度測定装置。
3. 請求項２に記載の粘度測定装置であって、前記角度測定部として、前記支持部を中心とする円の一部形状の角度目盛りを用いることを特徴とする粘度測定装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粘度測定装置であって、前記液体受け板には、液体からの衝撃力、液体受け板の重さ以外の、前記支持部を中心とする回転の回転モーメントに寄与する力を与えて、該回転モーメントに寄与する液体受け板の重さを実質的に減らしていることを特徴とする粘度測定装置。
5. 液体の粘度測定方法であって、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粘度測定装置を用いて、前記液体受け板の角度を測定し、測定された液体受け板の角度をもとに、液体の粘度を把握することを特徴とする粘度測定方法。
   
   

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