JP2968830B2

JP2968830B2 - 固体試料の液体吸収量の測定方法および装置

Info

Publication number: JP2968830B2
Application number: JP25795390A
Authority: JP
Inventors: 慎一金丸; 英之久; 武河本; 進相川
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH04134246A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、固体試料の液体吸収量の測定方法および装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、固体試料の液体吸収量の測定方法として、
固体試料に所定の液体を添加しつつ混合し、混練トルク
の変化を測定することにより、液体吸収量を測定する方
法が知られている。例えば、カーボンブラックの場合、
その物性の一つであるストラクチャーの程度は吸油量で
示されるが、当該吸油量は、通常、液体としてジブチル
フタレート（DBP）を用い、その吸収量を測定したもの
である。

上記のような混練トルクの変化を利用した測定方法
は、カーボンブラックについては、機械練り法として、
JIS Ｋ 6221「ゴム用カーボンブラック試験法」に規
定されており、具体的には、次のような方法である。

すなわち、アブソープトメーターと呼ばれる小型の混
合機の混練室内において、一定量のカーボンブラックに
被吸収用液体試料（DBP）を一定の滴下速度で添加しつ
つ混練し、混練トルクの変化によりカーボンブラックの
吸油量を測定する方法である。そして、測定終了後、混
練室内の混合物は除去され、次の測定に備えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の測定方法においては、作業効率は、測定終了後
の混合物の除去に依存するが、該混合物は粘土状の性状
を呈しているために、その除去は著しく困難である。

また、上記のような事情から、測定方法の自動化は実
現されていない状況にある。

本発明の目的は、前記の機械練り法に基く固体試料の
液体吸収量の測定において、測定終了後の混合物の除去
を容易に実施でき、作業効率の改善された測定方法を提
供することにある。

本発明の他の目的は、上記の測定方法を実施するため
の好適な装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記の各目的は、混練室内において、一定量
の固体試料に所定の被吸収用液体を一定の滴下速度で添
加しつつ混練し、混練トルクの変化により、固体試料の
液体吸収量を測定する方法において、測定終了後、混練
室内の混合物を当該混練室から排出除去するに当り、予
め、混練室内に、固体試料および／または被吸収用液体
の溶解度パラメータ（cal/cm³）^1/2との差が３以上の
除去用液体を添加して混合することを特徴とする固体試
料の液体吸収量の測定方法を第１の要旨とし、一定量の
固体試料に所定の被吸収用液体を一定の滴下速度で添加
しつつ混練し、混練トルクの変化により、固体試料の液
体吸収量を測定するための装置であって、固体試料定量
機構（Ａ）、固体試料移送機構（Ｂ）、固体試料と被吸
収用液体との混練機構（Ｃ）及び制御機構（Ｄ）より主
として構成され、混練機構（Ｃ）は、外壁の移動により
組立分解自在になされ且つその内部にトルク検出器
（５）を備えた混練羽根（６）を配置して構成された混
練室（４）、その上部に配置された圧縮空気供給ノズル
（１）、被吸収用液体定速滴下ノズル（２）及び除去用
液体供給ノズル（３）より主として構成され、そして、
制御機構（Ｄ）からの制御信号により、固体試料定量機
構（Ａ）は、一定量の固体試料を採取し、固体試料移送
機構（Ｂ）は、採取された固体試料を混練機構（Ｃ）の
混練室（４）に供給し、混練機構（Ｃ）は、混練羽根
（６）の駆動と被吸収用液体定速滴下ノズル（２）から
の被吸収用液体の滴下を所定時間行わせしめた後にその
滴下を停止し、次いで、除去用液体供給ノズル（３）か
らの除去液の供給を必要量行わせしめた後にその供給を
停止し、その後、混練室（４）を構成する外壁を移動さ
せて当該混練室を分解して内部の混合物を排出除去せし
め、次いで、圧縮空気供給ノズル（１）からの圧縮空気
の供給を所定時間行わせしめた後にその供給を停止する
と共に混練羽根（６）の駆動を停止し、その後、上記外
壁を移動させて混練室（４）の組立を行うようになされ
ていることを特徴とする固体試料の液体吸収量の測定装
置を第２の要旨とする本発明により容易に達成される。

以下、本発明を詳細に説明する。

先ず、本発明の測定方法について説明する。

本発明の測定方法において、対象となる固体試料は、
粉末または粒状であり、カーボンブラックがその代表例
であるが、アルミナ、シリカ、チタニヤ等の顔料やその
他の固体試料が挙げられる。一方、吸収測定に使用され
る被吸収用液体としては、固体試料の種類や測定目的に
応じて任意に選択される。例えば、カーボンブラックに
おいては、そのストラクチャーの程度を評価する際に
は、ジブチルフタレート（DBP）が使用される。

本発明の測定方法は、カーボンブラックについて規定
される機械練り法（JIS Ｋ 6221）と同様の方法を採
用することができる。

従って、混合室内において、一定量の固体試料に所定
の被吸収用液体を一定の滴下速度で添加しつつ混練し、
混練トルクの変化により、固定試料の液体吸収量を測定
する方法を採用することができる。

上記方法においては、被吸収用液体の固体試料への添
加は、自動ビューレットを用いて行われ、混練トルクの
変化は、混練室内に配置された混練羽根の駆動系に備え
たトルク検出器により行われる。そして、例えば、最大
トルクの70％トルク時に相当する被吸収用液体の添加量
を求め、これより、固体試料の単位重量当りの被吸収用
液体の添加量を算出して、これを固体試料の液体吸収量
とすることができる。

本発明の測定方法は、上記のような固体試料の液体吸
収量の測定方法において、測定終了後、混練室内の混合
物（固体試料と被吸収用液体との混合物）を混練室から
排出除去するに当り、予め、混練室内に、固体試料およ
び／または被吸収用液体の溶解度パラメータ（cal/cm³
）^1/2との差が３以上、好ましくは５以上の除去用液
体を添加して混合し、混合物の混練室からの排出除去を
容易ならしめることを特徴とするものである。

なお、上記において、溶解度パラメータの差は、絶対
値における差を意味するものであり、また、溶解度パラ
メータは、固体試料と除去用液体との関係においては、
分散パラメータと呼ばれるものを指す。

本発明で用いられる除去用液体としては、上記の条件
を満足する液体の中から、固体試料および被吸収用液体
の種類に応じて適宜選択される。具体的には、例えば、
被吸収用液体がDBP（溶解度パラメータ:9.3）の場合に
おいて、固体試料がカーボンブラック（10.7）の場合
は、水（23.4）、メタノール（14.5）等が、固体試料が
チタニヤ（11.1）の場合は、水（23.4）が挙げられる。

除去用液体の使用量は、特に制限されないが、通常、
固体試料に対し、0.5〜2.0倍重量倍の範囲とされる。

混練室内に添加された除去用液体は、当該混練室内の
混合物と共に混合されるが、混合時間は、１乃至数分で
十分である。そして、混練室内の混合物は、除去用液体
との混合により、粘土状の性状を失い、適宜の手段によ
り、混練室から容易に排出除去される。

次に、本発明の測定装置について第１〜第６図に従っ
て説明する。

第１〜第６図は、本発明の測定装置の一例を示す説明
図であり、第１〜３図は、固体試料移送機構（Ｂ）及び
混練機構（Ａ）の説明図、第４〜６図は、主として、固
体試料定量機構（Ｂ）の説明図である。

本発明の測定装置は、上記した本発明の測定方法を自
動的に行うようになされたものである。

本発明の測定装置は、固体試料定量機構（Ａ）、固体
試料移送機構（Ｂ）、固体試料と被吸収用液体との混練
機構（Ｃ）及び制御機構（Ｄ）より主として構成され
る。

固体試料定量機構（Ａ）は、貫通孔（13）を有するタ
ーンテーブル（14）、ターンテーブルの駆動装置（1
5）、固体試料容器（16）、天秤（17）及び荷重載置部
材（18）より構成され、好ましい態様として、粗秤量の
ために、固体試料テーブル（19）及び固体試料フィーダ
ー（20）を含む。

固体試料テーブル（19）は、ターンテーブル（14）の
駆動状態に合わせて、その上に載置された複数個の固体
試料を所定の順序で容器（16）に供給しうるようにその
駆動状態を制御し得る送り機構（図示せず）が設けられ
ている。そして、固体試料の供給量を天秤（17）で秤量
し、供給量が予め設定した値に達したとき供給を停止す
る。

なお、供給量が設定値を超えたときに、警報信号を発
する警報装置（図示せず）を天秤に付属させておくこと
が好ましい。また、第５図に示す態様により、容器（1
6）を貫通孔（13）の上に載置する場合には、容器（1
6）の中心と貫通孔（13）の中心とが一致するするよう
に、適当な容器保持具（21）を貫通孔（13）の周辺に設
けておくことが好ましい。一方、第６図に示す態様によ
り、容器（16）を貫通孔（13）の中に収納する場合に
は、容器（16）が貫通孔（13）から落下しないように、
適当な保持具（22）を容器（16）に付けておくか、また
は、容器（16）として貫通孔（13）から落下しない形状
のものを使用する必要がある。

固体試料の秤量は容器（16）が荷重載置部材（18）に
支持されることにより行なわれる。この支持状態はター
ンテーブル（14）又は荷重載置部材（18）のいずれか一
方が上下方向に移動することによって達成される。従っ
て、容器（16）がターンテーブル（14）による支持状態
と、荷重載置部材（18）による支持状態のいずれの状態
をも採り得るように、ターンテーブル（14）と荷重載置
部材（18）とを上下方向に相対的に移動させる機構（図
示せず）がターンテーブル（14）及び天秤（17）のいず
れかに設けられている。通常、この機構は、構成を簡素
化する観点から、天秤に設ける方が好ましい。また、貫
通孔（13）は、容器（16）の形状および秤量態様に応じ
て、容器（16）及び荷重載置部材（18）の少なくとも一
方がこれに進退自在であるように構成されていることが
必要である。

固体試料の移送機構（Ｃ）は、固体試料投入アーム
（23）とガイドレール（24）より構成される。

固体試料投入アーム（23）は、制御機構（図示せず）
により回転自在になされた把持部をその先端部に有して
おり、当該把持部により、容器（16）の把持が行われ
る。

ガイドレール（24）は、駆動部本体（10）の上部に固
定され、その内部には適宜の移動機構が設けられてい
る。そして、固体試料投入アーム（23）は、ガイドレー
ル（24）に対して垂直に支持されており、ガイドレール
（24）内部の移動機構により、左右に移動し得るように
なされている。

なお、第１図および第２図においては、駆動部本体
（10）は、その内部を示すために、天井部を省略して図
示されているが、実際には、天井部が設けられており、
当該天井部にガイドレール（24）が固定されている。

混練機構（Ｃ）は、トルク検出器（５）を備えた混練
羽根（６）を内部に配置した混練室（４）、圧縮空気供
給ノズル（１）、被吸収用液体定速滴下ノズル（２）、
除去用液体供給ノズル（３）及び駆動部本体（10）より
構成される。

混練室（４）は、外壁の移動により組立分解可能にな
されている。

第２図は、混練室（４）の分解状態を示した説明図で
あり、同図に示した混練室（４）は、２つの側壁（７）
及び（８）とこれらに挟み込まれる本体（９）とから構
成された方形状のものである。そして、一方の側壁
（７）は、後述する駆動部本体（10）に固定されてお
り、駆動部本体（10）より側壁（７）及び本体（９）を
貫通して側壁（８）に至る二段階式伸縮ロッド（11）の
駆動により、外壁をなす本体（９）と側壁（８）とがそ
れぞれ移動して分割されるようになされている。

そして、混練室（４）は、上部開放型になされてお
り、その上部には、第３図に示すように、圧縮空気供給
ノズル（１）、被吸収用液体定速滴下ノズル（２）及び
除去用液体供給ノズル（３）が配置されている。

圧縮空気供給ノズル（１）は、好ましい態様として、
混練室（４）の全体に圧縮空気が供給されるように、末
広がりの先端部を有するものを使用するか、または、適
当間隔で複数本配置して使用する。そして、被吸収用液
体定速滴下ノズル（２）としては、自動ビュレットや定
量ポンプ等が用いられる。

混練室（４）の内部に備えられた混練羽根（６）は、
側壁（７）に支持されており、駆動部本体（10）により
回転可能になされている。

駆動部本体（10）は、所定の容器内に、二段式伸縮ロ
ッド（11）及び混練羽根（６）のそれぞれの駆動系を収
納して構成され、混練羽根の駆動系にはトルク検出器
（５）が備えられている。

なお、第１図に示した駆動部本体（10）においては、
（５）はトルク検出器付の混練羽根の駆動装置を示し、
（12）は二段式伸縮ロッドの駆動装置を示す。

制御機構（Ｄ）（図示せず）は、リレーシーケンス、
シーケンサー、パーソナルコピューター等の公知の制御
手段より構成され、前記の各機構に所定の信号を与えて
これらを次の（ｉ）〜（iii）の手順に従って作動させ
るためのものである。

（ｉ）固体試料定量機構（Ａ）は、前述の作動により、
一定量の固体試料を採取する。

（ii）固体試料移送機構（Ｂ）は、固体試料投入アーム
（23）とガイドレール（24）の作動により、採取された
固体試料を混練機構（Ａ）の混練室（４）に供給する。

（iii）固体試料と被吸収用液体との混練機構（Ｃ）
は、次の（ａ）〜（ｅ）の手順に従って作動する。

（ａ）混練羽根（６）の駆動と被吸収用液体定速滴下
ノズル（２）からの被吸収液体の滴下を所定時間行わせ
しめた後にその滴下を停止する（混練羽根（６）の駆動
は後ほど停止させられる）。

そして、トルク検出器（５）は、被吸収液体の滴下期
間中の混練トルクの変化を測定する。

（ｂ）除去用液体供給ノズル（３）からの除去液の供
給を必要量行わせしめた後にその供給を停止する。

（ｃ）二段式伸縮ロッド（11）の作動により、混練室
（４）を構成する外壁を移動させて当該混練室を分解し
て内部の混合物を排出除去せしめる。

（ｄ）圧縮空気供給ノズル（１）からの圧縮空気の供
給を所定時間行わせしめた後にその供給を停止すると共
に混練羽根（６）の駆動を停止する。

そして、圧縮空気の供給は、分解された混練室（４）
内部に残留する混合物の払い落し除去が行われ且つ混練
室（４）内部が乾燥されるのに十分な時間行われる。

（ｅ）二段式伸縮ロッド（11）の作動により、上記外
壁を移動させて混練室（４）の組立を行う。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、
本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限
定されるものではない。

なお、以下の実施例においては、第１〜５図に示す本
発明の測定装置を用いた。

また、以下の例において用いた除去用液体の溶解度パ
ラメーター（cal/cm³）^1/2（出典：塗装技術1990年３
月号P149〜150,Polymer handbook THIRD EDITION VII/5
19〜559）及び表中に示した除去効果判定基準は、次の
通りである。

＜溶解パラメーター＞カーボンブラック 10.7 TiO₂ 11.1 DBP 9.3 水 23.4 メタノール 14.5 ブタノール 11.3 アセトン 9.8 ｎヘキサン 7.2 ＜除去効果判定基準＞５非常によい４良い３やや劣る２かなり劣る１全く劣る実施例１〜２及び比較例１〜３固体試料としてカーボンブラックを用い、被吸収用液
体としてジブチルフタレート（DBP）を用いた。

カーボンブラックは、固体試料テーブル（19）及び固
体試料フイーダー（20）を通し、固体試料の定量機構
（Ａ）の固体試料容器（16）に供給された。固体試料定
量機構（Ａ）に供給されたカーボンブラックは、当該機
構により20g量が秤量された後、固体試料の移送機構
（Ｂ）の試料投入アーム（23）及びガイドレール（24）
により、混練機構（Ｃ）の混練室（４）内に移送され
た。

混練機構（Ｃ）に移送されたカーボンブラックは、混
練室（４）内において、被吸収用液体定速滴下ノズル
（２）からのDBPの添加を受けながら、混練羽根（６）
により混練された。

混練羽根（６）の駆動系に備えられたトルク検出器
（５）により、混練トルクの変化を求めてDBPの吸収量
の測定を終了した。

測定終了後、除去用液体供給ノズル（３）から、表−
１に示す除去用液体30mlが混練室（４）内に添加され
た。

１分経過後、混練室（４）は、二段階式伸縮ロッド
（11）の作動により、分解され、混練室（４）内の混合
物は、排出除去された。

混練室（４）の分解後、圧縮空気供給ノズル（１）の
作動により、圧縮空気が混練室（４）内に吹き付けら
れ、混合物の払い落し除去と共に混練室の乾燥が行われ
た。

その後、混練羽根（６）の作動が停止され、二段階伸
縮ロッド（11）の作動により、混練室（４）の組立が行
われた。

以上の各操作は、図示しない制御機構（Ｄ）からのタ
イマーによるON−OFF制御信号を含む制御信号により、
自動的に行われた。

５段階の目視判定により、混練室（４）内の混合物の
除去効果について、表−１に示した。

なお、表−１中のΔδＡは、（固体試料の溶解度パラ
メータ）−（除去用液体の溶解度パラメータ）を意味
し、ΔδＢは、（被吸収用液体の溶解度パラメータ）−
（除去用液体の溶解度パラメータ）を意味する。

実施例３及び比較例４〜５固体試料としてチタニヤ（TiO₂）を用い、被吸収用液
体としてDBPを用いた。

操作は、除去用液体として表−２に示すものに変更さ
れた他は、実施例１と同様に行われた。

混練室（４）内の混合物の除去効果を表−２に示し
た。

表−２中のΔδＡおよびΔδＢの意義は、前述の通り
である。

〔発明の効果〕以上説明した本発明によれば、機械練り法に基く固体
試料の液体吸収量の測定において、測定終了後の混合物
の除去を容易に実施でき、作業効率の改善された測定方
法が提供され、また、上記の測定方法を実施するための
好適な装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１〜第６図は、本発明の測定装置の一例を示す説明図
であり、第１〜３図は、固体試料移送機構（Ｂ）及び混
練機構（Ｃ）の説明図、第４〜６図は、主として、固体
試料定量機構（Ａ）の説明図である。（１）：圧縮空気供給ノズル（１）（２）：被吸収用液体定速滴下ノズル（３）：除去用液体供給ノズル（４）：混練室（４）（５）：トルク検出器（６）：混練羽根（11）：二段階式伸縮ロッド（14）：ターンテーブル（15）：ターンテーブル駆動装置（16）：容器（17）：天秤（18）：荷重載置部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相川進福岡県北九州市八幡西区大字藤田2447番地の１三菱化成株式会社黒崎工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 11/00 - 11/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】混練室内において、一定量の固体試料に所
定の被吸収用液体を一定の滴下速度で添加しつつ混練
し、混練トルクの変化により、固体試料の液体吸収量を
測定する方法において、測定終了後、混練室内の混合物
を当該混練室から排出除去するに当り、予め、混練室内
に、固体試料および／または被吸収用液体の溶解度パラ
メータ（cal/cm³）^1/2との差が３以上の除去用液体を
添加して混合することを特徴とする固体試料の液体吸収
量の測定方法。
【請求項２】一定量の固体試料に所定の被吸収用液体を
一定の滴下速度で添加しつつ混練し、混練トルクの変化
により、固体試料の液体吸収量を測定するための装置で
あって、固体試料定量機構（Ａ）、固体試料移送機構
（Ｂ）、固体試料と被吸収用液体との混練機構（Ｃ）及
び制御機構（Ｄ）より主として構成され、混練機構
（Ｃ）は、外壁の移動により組立分解自在になされ且つ
その内部にトルク検出器（５）を備えた混練羽根（６）
を配置して構成された混練室（４）、その上部に配置さ
れた圧縮空気供給ノズル（１）、被吸収用液体定速滴下
ノズル（２）及び除去用液体供給ノズル（３）より主と
して構成され、そして、制御機構（Ｄ）からの制御信号
により、固体試料定量機構（Ａ）は、一定量の固体試料
を採取し、固体試料移送機構（Ｂ）は、採取された固体
試料を混練機構（Ｃ）の混練室（４）に供給し、混練機
構（Ｃ）は、混練羽根（６）の駆動と被吸収用液体定速
滴下ノズル（２）からの被吸収用液体の滴下を所定時間
行わせしめた後にその滴下を停止し、次いで、除去用液
体供給ノズル（３）からの除去液の供給を必要量行わせ
しめた後にその供給を停止し、その後、混練室（４）を
構成する外壁を移動させて当該混練室を分解して内部の
混合物を排出除去せしめ、次いで、圧縮空気供給ノズル
（１）からの圧縮空気の供給を所定時間行わせしめた後
にその供給を停止すると共に混練羽根（６）の駆動を停
止し、その後、上記外壁を移動させて混練室（４）の組
立を行うようになされていることを特徴とする固体試料
の液体吸収量の測定装置。