JP2020127919A - 樹脂組成物充填済みシリンジ及びその保存方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】シリンジから間欠的に樹脂組成物が吐出される原因となる空気の混入を抑制した樹脂組成物充填済みシリンジ及びその保存方法を提供する。【解決手段】シリンジと、シリンジ内に充填された樹脂組成物と、プランジャーとを含み、前記樹脂組成物中にボイドを含有し、前記樹脂組成物の体積に対する前記ボイドの体積比率は、1.0体積ppm〜520体積ppmであり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下である、樹脂組成物充填済みシリンジである。【選択図】図1

Description

本発明は、樹脂組成物を充填したシリンジ及びその保存方法に関する。
機械部品又は電子部品のシーラント、接着剤、電気・電子回路形成用ペースト、電子部品実装用はんだ等の粘性材料は、対象物の微細な特定部位に供給するために、シリンジを用いて供給される場合がある。シリンジから供給される粘性材料中に多くの空気が混入すると、シリンジから間欠的に粘性材料が吐出され、対象物に粘性材料が供給されない部分が発生する吐出切れの原因となり、接合の不具合等が発生する場合がある。
例えば、特許文献1には、樹脂組成物等の粘性材料をシリンジに充填する際に、粘性材料内へのガスの混入を防止する技術が開示されている。
特開2012−45444号公報
樹脂組成物等の粘性材料は、予めシリンジに充填され、樹脂組成物充填済みのシリンジを保存又は搬送する場合がある。シリンジに充填された樹脂組成物は、保存時又は搬送時の温度変化により体積が変化し、シリンジに充填された樹脂組成物中に、間欠的な吐出や吐出切れの原因となる空気が混入する場合がある。
そこで、本発明は、シリンジから間欠的に樹脂組成物が吐出される原因となる空気の混入を抑制した樹脂組成物充填済みシリンジ及びその保存方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段は、以下の通りであり、本発明は、以下の態様を包含する。
本発明の第一の態様は、シリンジと、シリンジ内に充填された樹脂組成物と、プランジャーとを含み、前記樹脂組成物中にボイドを含有し、前記樹脂組成物の体積に対する前記ボイドの体積比率は、1.0体積ppm〜520体積ppmであり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下である、樹脂組成物充填済みシリンジである。
本発明の第二の態様は、前記樹脂組成物充填済みシリンジを、−80℃〜0℃で保存する、樹脂組成物充填済みシリンジの保存方法である。
本発明によれば、シリンジから間欠的に樹脂組成物が吐出される原因となる空気の混入を抑制した樹脂組成物充填済みシリンジ及びその保存方法を提供することができる。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る樹脂組成物充填済みシリンジの概略構成を示す断面図である。 図2は、実施例1の樹脂組成物充填済みシリンジから連続的に吐出された樹脂組成物の状態を示す写真である。 図3は、比較例1の樹脂組成物充填済みシリンジから間欠的に吐出され、吐出切れが発生した樹脂組成物の状態を示す写真である。
以下、本発明に係る樹脂組成物充填済みシリンジ及びその保存方法を実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は、以下の樹脂組成物充填済みシリンジ及びその保存方法に限定されない。
本発明の第一の実施形態に係る樹脂組成物充填済みシリンジは、シリンジと、シリンジ内に充填された樹脂組成物と、プランジャーとを含み、前記樹脂組成物中にボイドを含有し、前記樹脂組成物の体積に対する前記ボイドの体積比率は、1.0体積ppm〜520体積ppmであり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下である。本明細書において、ボイドとは、樹脂組成物中の空間部のことをいう。
シリンジに充填された樹脂組成物に含まれるボイドの体積は、X線産業コンピュータ断層撮影装置(以下、「産業用X線CT装置」ともいう。)(例えば、株式会社アールエフ、商品名:NAOMi−CT)を用いて測定することができる。測定方法としては、産業用X線CT装置を用いて、シリンジ内部を例えば、撮影分解能0.068mmでスキャンし、スキャン画像を得る。得られたスキャン画像から、目視にてシリンジに充填されたボイドの直径を測定する。測定した直径から各ボイドの体積を算出することができる。シリンジに充填した樹脂組成物に含まれるボイドの体積比率は、産業用X線CT装置を用いて測定した各ボイドの体積を合計し、この合計値を、シリンジに充填した樹脂組成物の体積で除して算出することができる。具体的には、下記式(I)により、シリンジに充填した樹脂組成物の体積に対するボイドの体積比率を算出することができる。
シリンジに充填した樹脂組成物に含まれるボイドの最大径は、例えば前述の産業用X線CT装置を用いてスキャンした画像から確認できるボイドにおいて、各ボイドの最大長さの直線距離のうち、最も大きな直線距離をいう。スキャン画像におけるシリンジ中のボイドの全てについて、最大長さの直線距離を測定し、最も大きいものを最大径とした。また、スキャン画像におけるシリンジ中のボイドの全ての最大長さの直線距離を測定し、各ボイドの最大長さの直線距離の合計値をボイドの個数で除した値を、ボイドの平均径とした。
シリンジに充填された樹脂組成物は、保存又は搬送中に、樹脂組成物の安定性を保つために0℃以下の温度で冷凍される場合がある。樹脂組成物を冷凍した場合、保存又搬送中の樹脂組成物の反応が抑制され、樹脂組成物を安定した状態に維持しておくことができる。しかしながら、シリンジに充填された樹脂組成物は、冷凍による温度変化に伴って体積が収縮し、シリンジの内壁と冷凍により体積収縮した樹脂組成物の間に隙間が形成される場合がある。使用時にシリンジ内の樹脂組成物が解凍されると、解凍に伴って樹脂組成物の体積が膨張し、冷凍時に体積収縮した樹脂組成物とシリンジの内壁の隙間に存在していた空気が解凍した樹脂組成物中に混入する。解凍時に樹脂組成物中に空気が混入されると、この空気が樹脂組成物をシリンジから吐出する際に、間欠的な吐出や吐出切れの原因となる場合がある。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る樹脂組成物充填済みシリンジの概略構成を示す断面図である。図1において、樹脂組成物充填済みシリンジは、シリンジ1と、シリンジ1内に充填された樹脂組成物2と、シリンジ1内に挿入されたプランジャー3とを含む。シリンジ1に充填された樹脂組成物2は、複数のボイド4を含有する。シリンジ1は、一端に縮径された開口部11と、開口部11に対向する他端にプランジャーロッドが挿入される開口部12を含有する。開口部12の周囲には、フランジ13を含有していてもよい。また、縮径された開口部11には、開口部11を閉塞するチップキャップ21を含有していてもよく、プランジャーロッドが挿入される開口部12には、開口部12を閉塞するヘッドキャップ22を含有していてもよい。
シリンジに充填された樹脂組成物2は、シリンジに充填された樹脂組成物の体積に対するボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmであり、最大径が2,500μm以下の小さいボイド4を含有する。シリンジに充填された樹脂組成物2は、小さいボイド4を含有することによって、保存又は搬送時の温度変化による樹脂組成物の体積変化とシリンジの体積変化の差を小さくし、間欠的な吐出又は吐出切れが発生するような大きさの空気を樹脂組成物に混入するのを抑制することができる。例えば、樹脂組成物充填済みシリンジを0℃以下の温度で冷凍した場合、樹脂組成物の体積収縮は、シリンジ自体の体積収縮よりも大きく、樹脂組成物の体積収縮とシリンジの体積収縮の差によって、冷凍した樹脂組成物がシリンジの内壁から剥離し、樹脂組成物とシリンジの内壁との間には隙間が形成されやすい。シリンジに充填した樹脂組成物2は、体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmであり、最大径が2,500μm以下の小さいボイド4を予め含有することによって、冷凍時の樹脂組成物の体積収縮を抑制して、シリンジ1の内壁と樹脂組成物との間に隙間が形成されるのを抑制することができる。シリンジ1に充填された樹脂組成物2は予め小さいボイド4を含有することによって、冷凍時の体積収縮が抑制され、シリンジ内壁との剥離が抑制されることによって、解凍時の樹脂組成物中に間欠的な吐出や吐出切れの原因となるよう空気の混入を抑制することができる。
シリンジに充填された樹脂組成物中に含有されたボイドの体積比率は、シリンジに充填された樹脂組成物の体積に対して、より好ましくは1.0体積ppm〜510体積ppmであり、さらに好ましくは1.0体積ppm〜505体積ppmである。樹脂組成物中に含有されたボイドの体積比率が、シリンジ内に充填された樹脂組成物の体積に対して1.0体積ppm未満であると、樹脂組成物に予め含有されたボイドの体積比率が少なすぎるため、冷凍時の樹脂組成物の体積収縮を抑制することができず、収縮した樹脂組成物とシリンジの内壁との剥離を抑制することが困難となる。樹脂組成物中に含有されたボイドの体積比率が、シリンジ内に充填された樹脂組成物の体積に対して520体積ppmを超えると、混入されるボイドのサイズが大きくなる場合があり、シリンジから樹脂組成物を吐出さる際に吐出切れの不具体が生じる場合がある。
シリンジに充填された樹脂組成物に含有されたボイドの最大径が2,500μm以下であると、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化を抑制し、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化とシリンジの体積変化の差を小さくして、間欠的な吐出又は吐出切れを発生させるような大きなボイドとなる空気の混入を抑制することができる。シリンジに充填される樹脂組成物の含有されたボイドの最大径は、より好ましくは2,400μm以下、さらに好ましくは2,300μm以下、よりさらに好ましくは2,200μm以下である。シリンジに充填される樹脂組成物に含有されたボイドの最大径の下限値は、特に制限されない。シリンジに充填される樹脂組成物に含有されたボイドの最大径は、一般的に100μm以上である。
シリンジに充填した樹脂組成物に含まれるボイドは、ボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmであり、ボイドの最大径が2,500μm以下である場合には、ボイドの平均径が、200μm〜400μmであってもよく、250μm〜350μmであってもよい。シリンジに充填した樹脂組成物に含まれるボイドの平均径が200μm〜400μmであれば、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化を抑制し、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化とシリンジの体積変化の差を小さくして、間欠的な吐出又は吐出切れを発生させるような大きなボイドとなる空気の混入を抑制することができる。
シリンジに充填される樹脂組成物に予め最大径が2,500μm以下となるような小さいボイドを含有させる方法としては、例えば樹脂組成物を、3本ロールミルを用いて300gバッチで20分混練し、ボイドを含有させることができる。その後、ハードミキサーで大きなボイドを脱泡し、遠心機(例えば、日本ソセー工業株式会社製、商品名UFO−15)を用いて自転100rpm、公転1000rpmで、所定の時間遠心し、間欠的な吐出又は吐出切れを発生させるような大きなボイドを脱泡し、シリンジに充填される樹脂組成物の体積に対してボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmとなり、最大径が2,500μm以下となる小さいボイドを含有させることができる。また、シリンジに充填される樹脂組成物に予め小さいボイドを含有させる方法として、例えば樹脂組成物を、ハ−ドミキサー(例えば、日本ソセー工業株式会社製、商品名UV10L)を用いて、50〜150Pa、40rpmで、任意の時間、撹拌し、間欠的な吐出又は吐出切れを発生させるような大きなボイドを脱泡し、シリンジに充填される樹脂組成物の体積に対してボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmとなり、最大径が2,500μm以下となる小さいボイドを含有させることができる。
シリンジに充填される樹脂組成物は、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましい。エポキシ樹脂及びアクリル樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂は、機械部品又は電子部品のシーラント、接着剤、電気・電子回路形成用ペースト等の材料として用いられる。
エポキシ樹脂は、常温で液状であるものが好ましいが、常温で固体のものであってもよい。常温で固体のエポキシ樹脂は、液状のエポキシ樹脂又は溶剤や希釈剤により希釈し、液状にして用いることができる。エポキシ樹脂は、分子内に少なくとも1つのエポキシ基又はグリシジル基を有するものをいう。エポキシ樹脂は、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及びこれらの誘導体(例えば、アルキレンオキシド付加物)、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールF型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、炭素数が6〜36のアルキルグリシジルエーテル、アルキルフェニルグリシジルエーテル、アルケニルグリシジルエーテル、アルキニルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、炭素数が6〜36のアルキルグリシジルエステル、アルケニルグリシジルエステル、フェニルグリシジルエステル等のグリシジルエステル型エポキシ樹脂、シリコーンエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
アクリル樹脂は、(メタ)アクリル樹脂であることが好ましく、分子内に(メタ)アクリロイル基を有する化合物をいう。(メタ)アクリル樹脂としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、タ―シャルブチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、その他のアルキル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャルブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジンクモノ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリレート、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフロロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4−ヘキサフロロブチル(メタ)アクリレート、パーフロロオクチル(メタ)アクリレート、パーフロロオクチルエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリロイルオキシメチルトリシクロデカン、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルマレイミド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタルイミドが挙げられる。N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N’−エチレンビス(メタ)アクリルアミド、1,2−ジ(メタ)アクリルアミドエチレングリコール等の(メタ)アクリルアミド当が挙げられる。これらのアクリル樹脂は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
また、アクリル樹脂として、ポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。ポリ(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリレートとの共重合体又は水酸基を有する(メタ)アクリレートと極性基を有さない(メタ)アクリレートとの共重合体等が挙げられる。アクリル樹脂としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,2−シクロヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,3−シクロヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,2−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、1,3−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、1,2−シクロヘキサンジエタノールモノ(メタ)アクリレート、1,3−シクロヘキサンジエタノールモノ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジエタノールモノ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレートやこれら水酸基を有する(メタ)アクリレートとジカルボン酸又はその誘導体を反応して得られるカルボキシ基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。ここで使用可能なジカルボン酸としては、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びこれらの誘導体が挙げられる。これらのアクリル樹脂は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
シリンジに充填される樹脂組成物は、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂の他に、フィラー、硬化剤、溶剤、反応性希釈剤、エラストマー、カップリング剤、フラックス剤、消泡剤、表面調整剤、レオロジー調整剤、着色剤、可塑剤、又は分散剤からなる群から選ばれる少なくとも1種のものを含んでいてもよい。
シリンジに充填される樹脂組成物は、回転粘度計を用いて、25℃で、200Pa・s未満の粘度は50rpmの回転数で測定するか、200Pa・s以上の粘度は10rpmの回転数で測定した粘度が2.5Pa・s〜650Pa・sであることが好ましい。シリンジに充填される樹脂組成物の粘度が2.5Pa・s〜650Pa・sであれば、前述の方法によって、樹脂組成物の体積に対してボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmとなり、ボイドの最大径が2,500μm以下となるように樹脂組成物をシリンジに充填することができる。
より具体的には、シリンジに充填される樹脂組成物は、25℃における粘度が2.5Pa・s以上20Pa・s未満の範囲内の場合には、例えば回転粘度計RV型(スピンドルSC−14)(ブルックフィールド社製)を用いて、50rpmで測定することができる。また、シリンジに充填される樹脂組成物は、25℃における粘度が20Pa・s以上200Pa・s未満の範囲内の場合には、例えば回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC4−14)(ブルックフィールド社製)を用いて、50rpmで測定することができる。また、シリンジに充填される樹脂組成物は、25℃における粘度が200Pa・s以上1,000Pa・s以下の範囲内の場合には、例えば回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC4−14)(ブルックフィールド社製)を用いて、10rpmで測定することができる。
シリンジに充填される樹脂組成物は、以下(1)から(3)の条件で測定されるチキソトロピーインデックスTI1〜TI3が0.8〜3.5であることが好ましい。
(1)回転粘度計(例えばRV型(スピンドルSC−14)、ブルックフィールド社製)を用いて25℃で測定した50rpmの粘度が2.5Pa・s以上20Pa・s未満の範囲内であり、5rpmと50rpmの粘度の比率であるチキソトロピーインデックスTI1、
(2)回転粘度計(例えば回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC4−14)、ブルックフィールド社製)を用いて25℃で測定した50rpmの粘度が20Pa・s以上200Pa・s未満の範囲内であり、5rpmと50rpmnの粘度の比率であるチキソトロピーインデックスTI2、
(3)回転粘度計(例えば回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC4−14)、ブルックフィールド社製)を用いて25℃で測定した10rpmの粘度が200Pa・s以上1,000Pa・s以下の範囲内であり、1rpmと10rpmの粘度の比率であるチキソトロピーインデックスTI3。
前記(1)の条件で測定したチキソトロピーインデックスTI1は、回転粘度計RV型(スピンドルSC−14)(ブルックフィールド社製)を用いて25℃で測定した5rpmの粘度V15rpmと、50rpmの粘度V150rpmとの比率であり、以下の式(II)により求められる。
前記(2)の条件で測定したチキソトロピーインデックスTI2は、回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC−14)(ブルックフィールド社製)を用いて25℃で測定した5rpmの粘度V25rpmと、50rpmの粘度V250rpmとの比率であり、以下の式(III)により求められる。
前記(3)の条件で測定したチキソトロピーインデックスTI3は、回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC−14)(ブルックフィールド社製)を用いて25℃で測定した1rpmの粘度V31rpmと、10rpmの粘度V310rpmとの比率であり、以下の式(III)により求められる。
樹脂組成物の粘度に対応した測定条件で測定されるチキソトロピーインデックスTI1〜TI3を、TI値とも称する。TI値は、せん断速度(粘度計の回転数)と粘度の依存性を測定し、チキソトロピー性を表す指標である。せん断速度が変わっても粘度が変化しない水のようなニュートン流体のTI値は1である。TI値が1よりも小さい場合には、せん断力が小さい方が、せん断力が大きい場合に比べて粘度が小さいことを示し、TI値が1よりも大きい場合には、せん断力が小さい方が、せん断力が大きい場合に比べて粘度が大きいことを示す。TI値が大きいほど、チキソトロピー性を有することを表す。
シリンジに充填される樹脂組成物は、25℃における50rpmで測定される粘度が200Pa・s未満の低粘度である場合又は25℃における10rpmで測定される粘度が200Pa・s以上1,000Pa・sの高粘度である場合において、チキソトロピーインデックスTI1〜T13が0.8〜3.5の範囲内であることが好ましい。シリンジに充填される樹脂組成物が、チキソトロピーインデックスTI1〜TI3が、0.8〜3.5であると、樹脂組成物中に混入された小さいボイドの分散性がよくなり、シリンジから樹脂組成物と吐出させる際の作業性が良くなる。シリンジに充填される樹脂組成物は、チキソトロピーインデックスが0.8〜1.2のニュートン流体に近いチキソトロピー性を有するものであってもよく、チキソトロピーインデックスが1.2を超える非ニュートン流体のチキソトロピー性を有するものであってもよい。
シリンジは、ポリプロピレン製、ポリエチレン製、ポリスチレン製、ポリエステル製等のものが挙げられる。シリンジに充填された樹脂組成物に含有されるボイドによって、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化とシリンジの体積変化の差を小さくすることができ、安価であるために、シリンジは、ポリプロピレン製又はポリエチレン製であることが好ましい。
シリンジは、容積が1cm〜600cmであることが好ましい。ここで、シリンジの容積は、シリンジ内部の容積を意味する。シリンジの容積は、より好ましくは3cm〜500cmであり、さらに好ましくは3cm〜360cmである。シリンジの容積が1cm〜600cmであると、シリンジに充填される樹脂組成物に予め小さいボイドを含有させておくことによって、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化を抑制し、温度変化に伴う樹脂組成物の体積変化とシリンジの体積変化の差を小さくして、間欠的な吐出又は吐出切れを発生させるような大きなボイドとなる空気の混入を抑制することができる。シリンジは、容積が例えば1cm、2cm、3cm、5cm、10cm、30cm、55cm、180cm、360cm、600cmのシリンジが挙げられる。
プランジャーを構成する材料は、特に制限されない。プランジャーを構成する材料としては、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム等の各種ゴム材料や、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性エラストマー等の弾性材料が挙げられる。プランジャーの形態としては、プランジャーの少なくとも一方の端部が円錐形となっていてもよく、プランジャーの少なくとも一方の端部が平坦な形態となっていてもよい。
樹脂組成物充填済みシリンジの製造方法は、例えば、上述の方法によって最大径が2,500μm以下の小さいボイドを予め含有させた樹脂組成物を、0.1MPaを超えて0.6MPa以下の圧力で加圧充填の方法によりシリンジ充填し、充填された樹脂組成物に密着するようにプランジャーをシリンジ内に挿入する。樹脂充填済みのシリンジは、図1に示すように、シリンジの縮径した開口部11にチップキャップ21を装着してもよく、フランジを備えた開口部12にヘッドキャップ22を装着してもよい。
樹脂組成物充填済みのシリンジは、−80℃〜0℃の温度で保存することが好ましい。樹脂組成物充填済みシリンジの保存方法として、−80℃〜0℃で冷凍保存することにより、シリンジに内に充填された樹脂組成物の反応が抑制され、樹脂組成物を安定した状態で保存しておくことができる。樹脂組成物充填済みのシリンジは、より好ましくは−80℃〜−10℃で保存することが好ましく、さらに好ましくは−80℃〜−20℃で保存する。樹脂組成物充填済みシリンジは、低温の保存により体積変化が大きくなった場合であっても、樹脂組成物に含有された小さいボイドによって樹脂組成物の体積変化を抑制し、樹脂組成物の体積変化とシリンジの体積変化の差を小さくして、シリンジから樹脂組成物を吐出させる際に、間欠的な吐出又は吐出切れが発生するような大きさの空気の混入を抑制することができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
表1に示す配合割合となるように、実施例及び比較例に用いる樹脂組成物EPO1からEPO6及びACR1を製造した。下記各原料を、3本ロールミルを用いて混錬し、樹脂組成物を調製した。なお、表中の各組成に関する数値は質量部を表す。
A:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、製品名YDF8170、新日鐵化学株式会社製、エポキシ当量158g/eq。
B:アミン硬化剤:4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、製品名カヤハードA−A(HDAA)、日本化薬株式会社製。
C:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、製品名A−DCP、新中村工業株式会社製。
D:重合開始剤、t−ブチル−α−クミルパーオキサイド、製品名Perbutyl C、日油株式会社製。
E−1:無機充填材、高純度合成球状シリカ(シランカップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)表面処理シリカフィラー)(平均粒径0.6μm)、製品名SE2200−SEE、株式会社アドマテックス製。
E−2:無機充填材、疎水性フュームドシリカ(平均粒径20nm)、製品名R805、日本アエロジル株式会社製。
製造した樹脂組成物について、以下の条件で粘度(Pa・s)と、チキソトロピーインデックスを測定した。結果を表1に示す。なお、表1及び表4〜6において、樹脂組成物の粘度に対応した条件で測定したTI1〜TI3は、TI値として記載した。
(1)25℃における粘度が2.5Pa・s以上20Pa・s未満の範囲内の場合には、回転粘度計RV型(スピンドルSC−14)(ブルックフィールド社製)を用いて、50rpmで粘度を測定し、前記式(II)によりチキソトロピーインデックスTI1を測定した。
(2)25℃における粘度が20Pa・s以上200Pa・s未満の範囲内の場合には、回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC4−14)(ブルックフィールド社製)を用いて、50rpmで粘度を測定し、前記式(III1)によりチキソトロピーインデックスTI2を測定した。
(3)25℃における粘度が200Pa・s以上1,000Pa・s以下の範囲内の場合には、回転粘度計HBDV−1(スピンドルSC4−14)(ブルックフィールド社製)を用いて、10rpmで粘度を測定し、前記式(IV)によりチキソトロピーインデックスTI3を測定した。
実施例及び比較例に用いたシリンジの種類を以下に記載した。シリンジの材質と容積、プランジャーの材質を表2に記載した。
(1)サイズ:5cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、ノードソンEFD社製、製品名:Optimum(登録商標)、表中、シリンジの種別としてS1と記載する。
(2)サイズ:10cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、ノードソンEFD社製、製品名:Optimum(登録商標)、表中、シリンジの種別としてS2と記載する。
(3)サイズ:10cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、武蔵エンジニアリング株式会社製、製品名:PSY−10E、表中、シリンジの種別としてS3と記載する。
(4)サイズ:10cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、岩下エンジニアリング株式会社製、製品名:PS10S、表中、シリンジの種別としてS4と記載する。
(5)サイズ:10cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、株式会社サンエイテック、製品名:SH11LL−B、表中、シリンジの種別としてS5と記載する。
(6)サイズ:30cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、ノードソンEFD社製、製品名:Optimum(登録商標)、表中、シリンジの種別としてS6と記載する、
(7)サイズ:55cm、材質:ポリプロピレン(PP)製、ノードソンEFD社製、製品名:Optimum(登録商標)、表中、シリンジの種別としてS7と記載する。
(8)サイズ:180cm(6ounce、6oz)、材質:ポリエチレン(PE)製、ノードソンEFD社製、製品名:Optimum(登録商標)、表中、シリンジの種別としてS8と記載する。
(9)サイズ:360cm(12ounce、12oz)、材質:ポリエチレン(PE)製、ノードソンEFD社製、製品名:Optimum(登録商標)、表中、シリンジの種別としてS9と記載する。
(10)サイズ:355cm(12oz)、材質:ポリプロピレン(PP)製、SEMCO社製、製品名SEMCO 120ounce cartidge、表中、シリンジの種別としてS10と記載する。
実施例1
表1に示す樹脂組成物Epo1を、3本ロールミルを使用して混合及び分散させた後、ハードミキサー(日本ソセー工業株式会社製、商品名又は型番UVR−10L)を用いて、50〜150Pa、表3に示す時間、脱泡した後、0.3MPaの圧力で加圧充填により充填し、遠心機(日本ソセー工業株式会社製、商品名UFO−15)を用いて、25℃、自転100rpm、公転1000rpmで表3に示す時間遠心分離し、小さいボイドを含有させた樹脂組成物を製造した。シリンジ1に充填した樹脂組成物2に接触するようにシリンジ1内にプランジャー3を挿入し、樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。シリンジ1の一端の縮径された開口部11にはチップキャップ21を装着し、縮径された開口部11に対向するシリンジの他端の開口部12にはヘッドキャップ22を装着した。充填後、冷凍保存する前のシリンジに充填された樹脂組成物中のボイドの最大径と、シリンジに充填した樹脂組成物の体積に対するボイドの体積比率を、下記に示す方法により測定した。結果を表3に示す。
実施例1の樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間、冷凍保存した。冷凍保存後の実施例1の樹脂組成物充填済みシリンジを、室温(25℃)、1時間静置し、静置した後に、以下の方法で、樹脂組成物とシリンジの剥離の有無を確認した。また、静置後、以下の方法で、シリンジから吐出された樹脂組成物の吐出切れの有無を確認した。
実施例2
容積の異なるシリンジ及び樹脂組成物の充填量を変えたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間、冷凍保存した。
実施例3〜10
ハードミキサーで脱泡する時間、遠心分離をする時間を表3に示す時間とし、シリンジに充填する量を表3に示す量とし、保存温度を表3に示す温度としたこと以外は、実施例2と同様にして、樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。
実施例11〜19
各実施例において、表4に示す樹脂組成物を用いたこと以外は実施例2と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。
実施例20
シリンジに充填する前の樹脂組成物として、アクリル樹脂を含む樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。
実施例21〜28
表5に示すように、シリンジの容積と種別を変更し、シリンジに充填する樹脂組成物の量を変更したこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。
比較例1
表6に示す樹脂を、3本ロールミルを使用して混合及び分散させた後、ハードミキサー(日本ソセー工業社製、商品名又は型番UVR−10L)を用いて、96Paで、30分間脱泡した後、遠心機(日本ソセー工業株式会社製、商品名UFO−15)を用いて、25℃、自転100rpm、公転1000rpmで表6に示す時間遠心分離し、樹脂組成物を製造した。この樹脂組成物を表6に示す量で、表6に示す材質及び容積のシリンジに、0.3MPaの圧力で加圧充填により充填し、図1に示すようにシリンジ1に充填した樹脂組成物2に接触するようにシリンジ1内にプランジャー3を挿入し、樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。シリンジ1の一端の縮径された開口部11にはチップキャップ21を装着し、縮径された開口部に対向するシリンジ1の他端の開口部12にはヘッドキャップ22を装着した。充填後、冷凍保存する前のシリンジに充填された樹脂組成物中のボイドの最大径と、シリンジに充填した樹脂組成物の体積に対するボイドの体積比率を、下記に示す方法により測定した。結果を表6に示す。
比較例1の樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。冷凍保存後の比較例1の樹脂組成物充填済みシリンジを、室温(25℃)、1時間静置し、静置した後に、以下の方法で、樹脂組成物とシリンジの剥離の有無を確認した。また、静置後、以下の方法で、シリンジから吐出された樹脂組成物の吐出切れの有無を確認した。
比較例2
ハードミキサーで脱泡する時間、遠心分離をする時間を表6に示す時間とし、シリンジに充填する量を表6に示す量とし、保存温度を表6に示す温度としたこと以外は、比較例1と同様にして、樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。
比較例3〜6
各比較例において、表6に示す樹脂組成物を用いたこと以外は比較例1と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。
比較例7
表6に示す樹脂を、3本ロールミルを使用して混合及び分散させた後、ハードミキサー(日本ソセー工業株式会社製、商品名又は型番UVR−10L)を用いて、50〜150Pa、表6に示す時間、脱泡し、樹脂中のボイドを全て除いた樹脂組成物を用いたこと以外は、比較例1と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。
比較例8
表6に示す樹脂を、3本ロールミルを使用して混合及び分散させた後、ハードミキサー(日本ソセー工業株式会社製、商品名又は型番UVR−10L)を用いて、50〜150Paで、表6に示す時間、脱泡し、最大径が表6に示す大きさとなるボイドを含む樹脂組成物を製造した。この樹脂組成物を用いたこと以外は、比較例1と同様にして樹脂組成物充填済みシリンジを製造した。樹脂組成物充填済みシリンジを、−40℃、8時間冷凍保存した。
ボイドの体積比率
X線産業コンピュータ断層撮影装置(株式会社アールエフ製、商品名:NAOMi−CT)を用いて、管電圧:80kV、管電流:3mAの条件でシリンジ内部を、撮影分解能0.068mmでスキャンした。シリンジの断面積が産業用X線CT装置の撮影面積よりも大きい場合には、一つの断面について複数回に分けて、前記断面の全体をスキャンした。スキャン画像から、目視でシリンジに充填された樹脂組成物に含まれるボイドの直径を測定した。測定した直径から各ボイドの体積を算出した。シリンジジに充填された樹脂組成物に含まれる各ボイドの体積の合計値を、シリンジに充填された樹脂組成物の体積で除して、ボイドの体積比率を算出した。具体的には、前記式(I)に基づき、ボイドの体積比率を算出した。
ボイドの最大径(μm)及び平均径(μm)
ボイドの体積比率を測定した産業用X線CT装置を用いて測定したスキャン画像からシリンジに充填した樹脂組成物に含まれるボイドの最大径を測定した。ボイドの最大径は、例えば前述の装置を用いてスキャンした画像から確認できるボイドにおいて、各ボイドの最大長さの直線距離のうち、最も大きな直線距離をいう。スキャン画像におけるシリンジ中のボイドの全てについて、最大長さの直線距離を測定し、最も大きいものを最大径とした。また、スキャン画像におけるシリンジ中のボイドの全ての最大長さの直線距離を測定し、各ボイドの最大長さの直線距離の合計値をボイドの個数で除した値を、ボイドの平均径とした。
樹脂組成物とシリンジの剥離の有無
冷凍保存後に、各実施例及び比較例の樹脂組成物充填済みシリンジの樹脂組成物とシリンジの内壁の剥離の有無を確認した。冷凍保存後の各実施例及び比較例の樹脂充填済みシリンジを室温(25℃)、1時間静置し、静置した後に、目視により樹脂組成物とシリンジの内壁の剥離の有無を確認した。表中、剥離していない場合には、「無」と記載し、剥離が確認できた場合には、「剥離」と記載した。
吐出切れの有無
シリンジに充填された樹脂組成物を、25℃、1cm/secg/secの速さでシリンジ内の樹脂をすべて吐出し終えるまで連続して吐出し、吐出切れの有無を確認した。吐出切れがなく、連続して樹脂組成物を吐出できる場合には、吐出切れ「無」とし、吐出切れがあり、空間ができる場合には「有」とした。図2は、実施例1の樹脂組成物充填済みシリンジから吐出された樹脂組成物の外観を示す写真である。図3は、比較例1の樹脂組成物充填済みシリンジから吐出された樹脂組成物の外観を示す写真である。
表3に示すように、実施例1〜10の樹脂組成物充填済みシリンジは、シリンジの大きさ、シリンジに充填される樹脂組成物の充填量、保存温度が変化した場合であっても、樹脂組成物中に含まれるボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmの範囲であり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下であれば、樹脂組成物が含有するボイドによって、冷凍時の樹脂組成物の体積収縮を抑制することができ、樹脂組成物とシリンジの内壁との剥離をなくすことができた。実施例1〜10の樹脂組成物充填済みシリンジは、吐出切れの原因となる大きくボイドを形成する空気の樹脂組成物への混入を抑制して、吐出切れをなくすことができた。
表4に示すように、実施例11〜20の樹脂組成物充填済みシリンジは、樹脂組成物に含まれる樹脂の種類が変化した場合であっても、樹脂組成物の25℃における粘度が2.5Pa・s〜650Pa・sの範囲又はTI1〜T13のTI値が0.8〜3.5の範囲であり、樹脂組成物中に含まれるボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmの範囲であり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下であれば、樹脂組成物が含有するボイドによって、冷凍時の樹脂組成物の体積収縮を抑制することができ、樹脂組成物とシリンジの内壁との剥離をなくすことができた。実施例11〜20の樹脂組成物充填済みシリンジは、吐出切れの原因となる大きくボイドを形成する空気の樹脂組成物への混入を抑制して、吐出切れをなくすことができた。
表5に示すように、実施例21〜28の樹脂組成物充填済みシリンジは、樹脂組成物を充填するシリンジの大きさ又は種類が異なる場合であっても、樹脂組成物中に含まれるボイドの体積比率が1.0体積ppm〜520体積ppmの範囲であり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下であれば、樹樹脂組成物が含有するボイドによって、冷凍時の樹脂組成物の体積収縮を抑制することができ、樹脂組成物とシリンジの内壁との剥離をなくすことができた。実施例21〜28の樹脂組成物充填済みシリンジは、吐出切れの原因となる大きくボイドを形成する空気の樹脂組成物への混入を抑制して、吐出切れをなくすことができた。
表6に示すように、比較例1、3、5の樹脂組成物充填済みシリンジは、樹脂組成物に含まれるボイドの体積比率が520体積ppmを超えており、大きな体積のボイドが混入し吐出切れが発生した。また、比較例8の樹脂組成物充填済みシリンジは、樹脂組成物に含まれるボイドの最大径が2,500μmを超えて大きく、吐出切れが発生した。比較例2、4、6の樹脂組成物充填済みシリンジは、樹脂組成物に含まれるボイドの体積比率が1.0体積ppm未満であり、樹脂組成物に含まれるボイドの量が少なすぎて、冷凍時の樹脂組成物の体積変化を抑制することができず、樹脂組成物とシリンジの内壁が剥離した。
図2に示すように、実施例1の樹脂組成物充填済みシリンジは、吐出切れが発生しておらず、シリンジから吐出された樹脂組成物は、連続した軌跡を描いていた。図2は、実施例の樹脂組成物充填済みシリンジから吐出された連続した軌跡100を示す。一方、図3に示すように、比較例1の樹脂組成物充填済みシリンジは、樹脂組成物に含まれるボイドの体積比率が520体積ppmを超えて大きいため、吐出切れが発生しており、シリンジから吐出された樹脂組成物は、間欠的に途切れた軌跡を描いていた。図3は、比較例1の樹脂組成物充填済みシリンジから吐出された途切れた軌跡101を示す。図3中、符号102は、吐出切れを示す。
本発明の実施形態に係る樹脂組成物充填済みシリンジは、機械部品又は電子部品のシーラント、接着剤、電気・電子回路形成用ペースト、電子部品実装用はんだ等の粘性材料を充填したシリンジとして好適に使用することができる。
1:シリンジ、2:樹脂組成物、3:プランジャー、4:ボイド(空隙)、11:縮径した開口部、12:開口部、13:フランジ、21:チップキャップ、22:ヘッドキャップ、100:連続した軌跡、101:途切れた軌跡、102:吐出切れ

Claims (8)

  1. シリンジと、シリンジ内に充填された樹脂組成物と、プランジャーとを含み、前記樹脂組成物中にボイドを含有し、前記樹脂組成物の体積に対するボイドの体積比率は、1.0体積ppm〜520体積ppmであり、前記ボイドの最大径が2,500μm以下である、樹脂組成物充填済みシリンジ。
  2. 前記ボイドの平均径が200μm〜400μm以下である、請求項1に記載の樹脂組成物充填済みシリンジ。
  3. 前記樹脂組成物が、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂を含む、請求項1又は2に記載の樹脂組成物充填済みシリンジ。
  4. 前記樹脂組成物が、回転粘度計を用いて、25℃で、200Pa・s未満の粘度を50rpmの回転数で測定し、200Pa・s以上の粘度を10rpmの回転数で測定した粘度が2.5Pa・s〜650Pa・sである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物充填済みシリンジ。
  5. 前記樹脂組成物が、以下(1)から(3)のいずれかの条件で測定したチキソトロピーインデックスTI1〜T13が0.8〜3.5である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物充填済みシリンジ。
    (1)回転粘度計を用いて25℃で測定した50rpmの粘度が2.5Pa・s以上20Pa・s未満の範囲内であり、5rpmと50rpmの粘度の比率であるチキソトロピーインデックスTI1、
    (2)回転粘度計を用いて25℃で測定した50rpmの粘度が20Pa・s以上200Pa・s未満の範囲内であり、5rpmと50rpmnの粘度の比率であるチキソトロピーインデックスTI2、
    (3)回転粘度計を用いて25℃で測定した10rpmの粘度が200Pa・s以上1,000Pa・s以下の範囲内であり、1rpmと10rpmの粘度の比率であるチキソトロピーインデックスTI3。
  6. 前記シリンジが、ポリプロピレン製又はポリエチレン製である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物充填済みシリンジ。
  7. 前記シリンジの容積が、1cm〜600cmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物充填済みシリンジ。
  8. 前記請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物充填済みシリンジを、−80℃〜0℃の温度で保存する、樹脂組成物充填済みシリンジの保存方法。
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