JP2012016694A - 真空混練脱泡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この真空混練脱泡装置は、内部空間が減圧状態とされるチャンバ内において、基準回転軸を中心に水平面内で回転自在に設けられた公転用回転体と、公転用回転体の周回縁部において基準回転軸と平行な作動回転軸を中心に自転自在に設けられた、円筒型のペースト容器をその中心軸が作動回転軸と斜めに交叉する状態で着脱自在に保持する容器保持手段と、公転用回転体および容器保持手段を回転させる駆動機構とを備えており、ペースト容器のペースト材料導入用開口部には、ペースト容器の公転および自転に伴う遠心力の作用によってペースト容器の内部空間をチャンバの内部空間に開放する脱気弁、あるいは、ペースト材料不透過性のガス透過膜が設けられている。
【選択図】 図3
Description
また、ペースト材料に混入している気泡を効率よく放出するために、ペースト容器内を減圧状態として、上記のような混練、脱泡処理を行う構成のものが提案されている(例えば特許文献2参照。)。
このような問題に対して、ペースト材料を密閉型のシリンジ状容器に収容した後に、ペースト材料の混練、脱泡処理を行う構成のものが提案されている(例えば特許文献3参照。)。
前記ペースト容器の、当該ペースト容器内にペースト材料を入れるための開口部には、当該ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力の作用によって、当該ペースト容器の内部空間を前記チャンバの内部空間に開放する脱気弁が設けられていることを特徴とする。
前記弁体は、前記ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力の作用により前記微小間隙を閉塞するよう前記ホルダーの内面に当接されてペースト容器の内部空間を密閉する閉位置と、前記ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力の作用により前記ホルダーの内面より離間してペースト容器の内部空間と減圧された前記チャンバの内部空間とを前記微小間隙を介して連通させる開位置との間で、摺動可能に設けられた構成のものとすることができる。
前記ペースト容器の、当該ペースト容器内にペースト材料を入れるための開口部には、前記ペースト容器の内部におけるペースト材料を透過させず、当該ペースト材料から脱泡された気体を透過するペースト不透過性のガス透過膜が設けられていることを特徴とする。
また、所定の処理が行われた後においては、ペースト材料が収容されたペースト容器をそのままの状態で使用することができるので、作業効率を向上させることができると共に、当該ペースト材料が用いられる最終製品の品質を、例えばペースト材料に気体が再び混入されることによって低下させる、などの不具合が生ずることを回避することができる。
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る真空混練脱泡装置の一例における基本構成の概略を示す説明用断面図、図2は、図1に示す真空混練脱泡装置を鉛直方向上方側から見たときの平面図である。
この真空混練脱泡装置は、内部に密閉された空間を形成する円筒型形状のチャンバ10と、基準駆動回転軸Aとして設定される回転中心軸を中心として回転駆動される公転用駆動回転軸体11がチャンバ10の下壁を気密に貫通して鉛直方向(図1において上下方向)に伸びるよう配置された駆動モータ18と、この公転用駆動回転軸体11の上端部において、基準駆動回転軸Aに対して垂直な面方向に沿って伸びるよう固定された、水平面内で回転される円板状の公転用回転板15と、この公転用回転板15の周回によって円運動する周回縁部(図1においては右端縁部)において、作動回転軸B1として設定される回転中心軸が基準駆動回転軸Aと平行に伸びるよう、例えばベアリング(図示せず)を介して公転用回転板15をその厚み方向に貫通して伸びる状態で、設けられた自転用作動回転軸体21と、各々、作動回転軸B2〜B4として設定される回転中心軸が、公転用回転板15における、作動回転軸B1が位置される円周上の位置であって、作動回転軸B1と周方向に互いに等間隔毎に離間した位置において、基準駆動回転軸Aと平行に伸びるよう、基端部が例えばベアリング(図示せず)を介して公転用回転板15に固定された複数の自転用従動回転軸体25と、自転用作動回転軸体21を回転駆動させる自転用作動回転軸体駆動機構30と、自転用作動回転軸体21および自転用従動回転軸体25の各々を同期がとられた状態で回転駆動させる動力伝達機構40と、チャンバ10内を減圧状態、例えば真空状態とするための減圧手段(図示せず)とを備えている。
容器保持部は、シリンジ状容器50を、例えば、シリンジ状容器50の吐出部51が鉛直方向下方側に位置されると共に当該シリンジ状容器50の中心軸Cが作動回転軸B1(B2〜B4)と斜めに交叉する状態で、保持するものである。
また、公転用回転板15の回転速度は、上記範囲内において、例えばペースト材料の温度上昇の程度が2℃/min以下となるよう設定されていることが好ましい。
図3(A)および図3(B)に示すように、脱気弁60は、シリンジ状容器50の一端部に、当該シリンジ状容器50の一端部を受容してシリンジ状容器50の開口部を塞ぐよう着脱自在に装着されるホルダー61と、このホルダー61に対して摺動自在に設けられた弁体65とを備えている。ホルダー61は、例えばゴム材により構成されている。
弁体65は、例えばアルミニウムまたはプラスチックスよりなり、ホルダー61の端壁61Aの中央部に形成された貫通孔62の内周面との間に形成される微小間隙Gを介して貫通孔62内に挿通される軸部66と、この軸部66の上端に連続する、ホルダー61の貫通孔62の内径より大きい外径を有する円板状の係止部67と、軸部66の下端に連続する、ホルダー61の貫通孔62の内径より大きい外径を有する本体部68とを有する。
混練、脱泡すべきペースト材料Pが収容されたシリンジ状容器50が、自転用作動回転軸体21(自転用従動回転軸体25)における容器保持部に保持され、チャンバ10の内部空間が減圧された状態において、駆動モータ18が駆動されると、公転用駆動回転軸体11が回転してこれに固定された公転用回転板15が水平面内において基準駆動回転軸Aを中心として回転駆動される。
公転用回転板15の回転駆動に伴って、自転用作動回転軸体21および減速タイミングベルト35も公転用回転板15と共に基準駆動回転軸Aの周りを公転するようになるが、固定プーリ31が公転用駆動回転軸体11と独立して固定されているため、自転用作動回転軸体21に固定された自転用駆動プーリ32は、作動回転軸B1を中心として公転用回転板15の回転方向と逆方向に回転することとなる。その結果、自転用作動回転軸体21が作動回転軸B1を中心として回転駆動され、各々の自転用従動回転軸体25がタイミングベルト45により同期がとられた状態で、作動回転軸B2〜B4を中心として回転駆動される。
すなわち、図3(A)に示すように、歳差運動によってシリンジ状容器50がその中心軸Cの上方が下方より上方側に向かうに従って基準回転軸Aから離間するよう外側に倒れた状態にあるときには、シリンジ状容器50の公転運動および歳差運動による公転用回転板15の径方向外方に向かう遠心力Fの作用により、弁体65がその本体部68の上面がホルダー61の端壁61Aの内面に当接されて微小間隙Gを閉塞するよう閉位置に移動されてシリンジ状容器50の内部空間が密閉され、ペースト材料Pがシリンジ状容器50の外部に流出することが防止される。一方、図3(B)に示すように、歳差運動によってシリンジ状容器50がその中心軸Cの上方が下方より上方側に向かうに従って基準回転軸Aに接近するよう内側に倒れた状態にあるときには、シリンジ状容器50の公転運動および歳差運動による公転用回転板15の径方向外方に向かう遠心力Fの作用により、弁体65がその本体部68の上面がホルダー61の端壁61Aの内面より離間するよう開位置に移動されて、シリンジ状容器50の内部空間Sを開放する開位置にあるときには、シリンジ状容器50の内部空間Sが、弁体65の軸部66の外周面とホルダー61の貫通孔62の内周面との間に形成された微小間隙Gを介して、減圧されたチャンバ10の内部空間Sに連通され、これにより、ペースト材料Pが脱泡作用を受けることによりシリンジ状容器50の内部空間に当該ペースト材料Pより放出された気体がシリンジ状容器50の外部に排出され、シリンジ状容器50内が所定の減圧状態に維持される。
また、所定の処理が行われた後においては、ペースト材料Pが収容されたシリンジ状容器50をそのままの状態で使用することができるので、作業効率を向上させることができると共に、当該ペースト材料Pが用いられる最終製品の品質を例えばペースト材料に気体が再び混入されることによって低下させる、などの不具合が生ずることを回避することができる。
本発明の第2の実施の形態に係る真空混練脱泡装置は、シリンジ状容器50として、ペースト材料Pをシリンジ状容器50内に入れるための一端側の開口部に、ガス抜き機能を有する蓋部材70が設けられた構成のものが用いられる。
蓋部材70は、図5(A)および図5(B)に示すように、シリンジ状容器50の一端側の開口部に、当該シリンジ状容器50の一端部を受容してシリンジ状容器50の開口部を塞ぐよう着脱自在に装着される有底円筒状のホルダー61と、このホルダー61の端壁61Aの内面において、端壁61Aの中央位置に形成された貫通孔62を覆うよう設けられた、例えばフィルム状のガス透過膜75とにより構成されている。
例えば、シリンジ状容器50内に収容されるペースト材料Pの最大質量をm〔kg〕、シリンジ状容器50の公転半径(基準駆動回転軸Aと作動回転軸B1(B2〜B4)との距離)をr〔m〕、シリンジ状容器50の公転周波数をf〔Hz〕、シリンジ状容器50の自転角度(シリンジ状容器50の中心軸Cと作動回転軸B1(B2〜B4)とがなす角度)をθ〔°〕とすると、ペースト材料Pに作用される遠心力の最大値Fmax〔N〕は、 (式1) Fmax=m・r・(2πf)2cosθ
で示される。従って、シリンジ状容器50の内半径をb〔m〕、遠心力の平均値をF(=Fmax/2)とすると、ガス透過膜75に作用される圧力の平均値P〔Pa〕は、
(式2) P=F/(π・b2)
で示される。
(式3) q=(π・a4・P)/(8・L・η)
で示される。
また、遠心力の作用を受けてペースト材料Pがガス透過膜75の細孔から流れ出ない限界流量qmin〔m3/s〕は、
混練り時間の最大値tmax〔min〕、公転回転数の最大値をNmax〔rpm〕、ガス透過膜75に作用される遠心力による公転1回転中の加圧時間をtp〔s〕とすると、
(式4) qmin=(π・a2・L)/(tmax・Nmax・tp)
で示される。
従って、q<qminであれば、ペースト材料Pはガス透過膜75の細孔から排出されないこととなるから、上記(式3)および(式4)より、
(式5) a/L<{8/(P・tmax・Nmax・tp)}1/2・η1/2
=α・η1/2
の関係式が導かれる。
また、上記の真空混練脱泡装置において処理されるペースト材料Pの粘度の下限値ηminは、例えば0.2Pa・s程度であることから、ガス透過膜75の厚みが60μm以上(最小値Lminが60μm)である場合には、ガス透過膜75における細孔の半径の下限値aminは、上記式(5)より、amin=Lmin×αmax×ηmin (1/2) ≒0.01〔μm〕となり、ガス透過膜75の細孔の下限値は0.02μmとなる。
一方、ガス透過膜75における細孔径の上限値amaxは、処理されるペースト材料Pが、例えば、ペースト状の熱硬化性樹脂材料中に粒子状の蛍光物質が混入されてなるLED製造用の封止剤などの、液体と粒状体とが混入されたものである場合などにおいて、粒状体(蛍光物質)が細孔から排出されない大きさとされていればよい。例えばLED製造用の封止剤における蛍光物質の粒子径は、通常、例えば10μmより大きいことから、ガス透過膜75における細孔径の上限値amaxを20μmに設定することができる。
そして、シリンジ状容器50の内部空間Sに放出された気体(空気)は、図5(B)に示す状態から図5(A)に示す状態に至る過程において、シリンジ状容器50内のペースト材料Pが、シリンジ状容器50の公転運動および歳差運動による公転用回転板15の径方向外方に向かう遠心力Fの作用により、シリンジ状容器50の内部空間Sにおける気体を押圧しながらシリンジ状容器50の軸方向上端側に移動され、これにより、シリンジ状容器50の内部空間Sにおける気体がガス透過膜75を透過して貫通孔62を介してシリンジ状容器50の外部に排出されてシリンジ状容器50内が所定の減圧状態に維持される。ここに、ペースト材料Pに作用される遠心力Fが最大となる状態(図5(A)に示す状態)においても、ペースト材料Pは、ペースト材料P自体の粘性によって、ガス透過膜75の細孔から排出されることがない。
例えば、第1の実施の形態に係る真空混練脱泡装置においては、シリンジ状容器に設けられる脱気弁は、弁体それ自体の質量に作用する遠心力により作動される構成のものに限定されず、図6(A)および図6(B)に示すように、シリンジ状容器50内に収容されたペースト材料Pが遠心力の作用を受けることにより生ずるペースト材料Pによる圧力によって作動される構成のものとすることができる。このような構成においても、上記の実施例と同様の効果を得ることができる。
この脱気弁60Aは、図6(A)に示すように、自転用作動回転軸体21(自転用従動回転軸体25)の自転によってシリンジ状容器50がその中心軸Cの上方が下方より上方側に向かうに従って基準回転軸Aから離間するよう外側に倒れた状態にあるときに、シリンジ状容器50内のペースト材料Pが受ける、公転用回転板15の径方向外方へ向かう遠心力Fの作用によって、弁体65の受圧板69がペースト材料Pによって外方に向かって押圧されることにより、本体部68の上面がホルダー61の端壁61Aの内面に当接されてホルダー61の貫通孔62の内周面と弁体65の軸部66の外周面との間に形成された微小間隙Gを閉塞するよう移動されて、シリンジ状容器50の内部空間Sを閉鎖する閉位置と、図6(B)に示すように、自転用作動回転軸体21(自転用従動回転軸体25)の自転によってシリンジ状容器50がその中心軸Cの上方が下方より上方側に向かうに従って基準回転軸Aに接近するよう内側に倒れた状態にあるときに受ける、公転用回転板15の径方向外方へ向かう遠心力Fの作用により、本体部68の上面がホルダー61の端壁61Aの内面より離間してシリンジ状容器50の内部空間を微小間隙Gを介して減圧されたチャンバ10の内部空間に開放する開位置との間で、摺動可能に設けられている。
そして、弁体65が開位置にあるときに、シリンジ状容器50の内部空間Sが、受圧板69の周面とシリンジ状容器の内周面との間に形成された微小間隙K、および、弁体65の軸部66の外周面とホルダー61の貫通孔62の内周面との間に形成された微小間隙Gを介して、減圧されたチャンバ10の内部空間に連通され、これにより、ペースト材料Pが脱泡作用を受けることによりシリンジ状容器50の内部空間Sに放出された気体がシリンジ状容器50の外部に排出されてシリンジ状容器50内が所定の減圧状態に維持される。
さらにまた、シリンジ状容器の公転運動と歳差運動が達成される構成であれば、自転用作動回転軸体駆動機構は上記構成のもの限定されるものではなく、例えば遊星歯車機構などにより構成されていてもよく、公転運動と歳差運動との動力源が共通であることも必ずしも必要ではない。
11 公転用駆動回転軸体
15 公転用回転板
18 駆動モータ
21 自転用作動回転軸体
25 自転用従動回転軸体
30 自転用作動回転軸体駆動機構
31 固定プーリ
32 自転用駆動プーリ
35 減速タイミングベルト
40 動力伝達機構
41 原動プーリ
42 従動プーリ
45 タイミングベルト
50 シリンジ状容器
51 吐出部
60,60A 脱気弁
61 ホルダー
61A 端壁
62 貫通孔
65 弁体
66,66A 軸部
67 係止部
68 本体部
69 受圧板
70 蓋部材
75 ガス透過膜
A 基準駆動回転軸
B1〜B4 作動回転軸
C シリンジ状容器の中心軸
G 微小間隙
K 微小間隙
P ペースト材料
Claims (5)
- 内部空間が密閉状態または減圧状態とされるチャンバ内において、鉛直方向に伸びる基準回転軸を中心に水平面内で回転自在に設けられた公転用回転体と、当該公転用回転体の周回縁部において鉛直方向に伸びる作動回転軸を中心に自転自在に設けられた、混練、脱泡すべきペースト材料が収容された円筒型のペースト容器を当該ペースト容器の中心軸が前記作動回転軸と斜めに交叉する状態で着脱自在に保持する容器保持手段と、当該公転用回転体および当該容器保持手段を回転させる駆動機構とを備えており、
前記ペースト容器の、当該ペースト容器内にペースト材料を入れるための開口部には、当該ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力の作用によって、当該ペースト容器の内部空間を前記チャンバの内部空間に開放する脱気弁が設けられていることを特徴とする真空混練脱泡装置。 - 前記脱気弁は、前記ペースト容器の開口部側の端部を受容した状態で装着される、中央に貫通孔が形成されたホルダーと、当該ホルダーの貫通孔の内周面との間に形成された微小間隙を介して当該貫通孔内に挿通される軸部を有する弁体とを備えており、
前記弁体は、前記ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力の作用により前記微小間隙を閉塞するよう前記ホルダーの内面に当接されてペースト容器の内部空間を密閉する閉位置と、前記ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力の作用により前記ホルダーの内面より離間してペースト容器の内部空間と減圧された前記チャンバの内部空間とを前記微小間隙を介して連通させる開位置との間で、摺動可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の真空混練脱泡装置。 - 前記弁体は受圧板をさらに有しており、ペースト容器内に収容されたペースト材料が当該ペースト容器の公転および自転に伴う前記公転用回転体の径方向外方に向かう遠心力を受けて受圧板を外方に向かって押圧することにより前記閉位置に移動されることを特徴とする請求項2に記載の真空混練脱泡装置。
- 内部空間が密閉状態または減圧状態とされるチャンバ内において、鉛直方向に伸びる基準回転軸を中心に水平面内で回転自在に設けられた公転用回転体と、当該公転用回転体の周回縁部において垂直方向に伸びる作動回転軸を中心に自転自在に設けられた、混練、脱泡すべきペースト材料が収容された円筒型のペースト容器を当該ペースト容器の中心軸が前記作動回転軸と斜めに交叉する状態で着脱自在に保持する容器保持手段と、当該公転用回転体および当該容器保持手段を回転させる駆動機構とを備えており、
前記ペースト容器の、当該ペースト容器内にペースト材料を入れるための開口部には、前記ペースト容器の内部におけるペースト材料を透過させず、当該ペースト材料から脱泡された気体を透過するペースト不透過性のガス透過膜が設けられていることを特徴とする真空混練脱泡装置。 - 前記ガス透過膜は、厚さが60μm以上のものにおいて、細孔径が0.02μm以上、20μm以下の範囲内にあるものであることを特徴とする請求項4に記載の真空混練脱泡装置。
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