JP5211485B2 - 高粘度液体吐出装置及び秤量装置 - Google Patents

Description

本発明は、高粘度液体吐出装置及び秤量装置に関するものであり、これら技術分野に属するものである。

高粘度液体を吐出する装置としては、高粘度液体に流動性を与え、目的とする量を正確に供給するため、吐出装置を加熱する手段が採用されている。
さらに、高粘度液体が、例えば、アクリレート又はメタクリレート〔以下、これらを（メタ）アクリレートと表す。〕、硬化型組成物及び接着剤等といった、加熱により硬化する液体の場合は、液体の硬化を抑制したうえで、正確な量を安定して供給できるという性能が要求される。

例えば、特許文献１には、ニードル部に加熱ヒータを備えた塗布装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１記載の装置は、より粘度が高い液体を供給する場合、厳密な量を安定して供給することは困難であり、供給量が変動することがあった。

前記問題を解決する吐出装置として、特許文献２には、ニードル部とシリンジ部に加熱ヒータを備えた吐出装置が開示されている。
しかしながら、特許文献２記載の装置は、特にニードル部とシリンジ部の温度に関する開示がなく、使用する高粘度液体によっては、厳密な量を安定して供給することは困難であり、供給量が変動することがあった。

特開平１−２９３１５８号公報（特許請求の範囲） 特開平３−２９６４６１号公報（特許請求の範囲）

本発明らは、高粘度液体の吐出装置であって、液体の硬化を抑制したうえで、正確な量を安定して供給できる吐出装置を見出すため鋭意検討を行ったのである。

本発明者らは、前記の課題を解決するため種々の検討を行った結果、シリンジ部とニードル部から構成され、ニードル部がシリンジ部より高い温度に設定された高粘度液体吐出装置が有効であることを見出し、本発明を完成した。
以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の吐出装置によれば、高粘度液体を、液体の硬化を抑制したうえで、正確な量を安定して供給することができる。

１．高粘度液体吐出装置
本発明は、高粘度液体を収容するシリンジ部１と高粘度液体を吐出するためのニードル部２から構成され、前記シリンジ部１の外周に加熱部１’と前記ニードル部２の外周に加熱部２’を付帯し、ニードル部２がシリンジ部１より高い温度に設定された高粘度液体吐出装置に関する。
本発明を、本発明の好ましい一実施形態である図１に基づき説明する。図１は、高粘度液体吐出装置の断面図を表す。

1−1．シリンジ部
シリンジ部１は、高粘度液体を収容するための容器である。シリンジ部は、円筒状の形状を有するものが好ましい。
シリンジ部１の材質としては、使用する高粘度液体や目的に応じて適宜設定すれば良いが、プラスチック及び金属等が挙げられる。
プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ（４−メチルペンテン−１）及びテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂等が挙げられる。
金属としては、耐食性に優れるものが好ましく、ステンレス及びチタン等が挙げられる。

シリンジ部１の直径や長さは、使用する高粘度液体の供給量や目的等に応じて適宜設定すれば良い。
具体的には、直径が１０〜５０ｍｍが好ましく、長さは５０〜５００ｍｍが好ましい。

シリンジ部１のニードル部側の近傍においては、管の直径が段々小さくなるテーパー部４を有するものが、圧力損失を防止することができ好ましい。

1−2．ニードル部
ニードル部２は、高粘度液体を吐出するための管である。ニードル部２はシリンジ部１より直径の小さい管を使用する。具体的には、直径が１．０〜５．０ｍｍが好ましい。
又、ニードル部２の長さは、使用する高粘度液体に応じて適宜設定すれば良い。具体的には効率的に原料を加温することができる点で、１０〜２００ｍｍが好ましい。
ニードル部２の材質としては、使用する高粘度液体や目的に応じて適宜設定すれば良いが、金属等が挙げられる。
金属としては、耐食性に優れるものが好ましく、ステンレス及びチタン等が挙げられる。

ニードル部２内には、必要に応じてスタティックミキサーを有するものも使用することができる。スタティックミキサーを使用することにより、温度を更に精度良くコントロールすることができるので、結果的に秤量精度を上げることができる。又、この様なニードルは、高粘度液体をより安定に供給できる他、高粘度液体が複数種の成分を含む組成物である場合にはより好ましい態様である。

1−3．カートリッジ
本発明において、シリンジ部１として、プラスチックからなるカートリッジで構成されたものが、軽量であり、別の種類の高粘度液体を使用する場合において洗浄の必要がなく、使い捨てできることから好ましい。カートリッジを使用する場合、シリンジ部１は、カートリッジを収納するためのホルダー部を有するものでも、ホルダー部を有せず加熱部１’と直接接触させる構造でも良い。
図２の（１）に、カートリッジの１例を示す。この例は、カートリッジ５の先端にニードル部２を結合させた構造のものである。
図２の（２）は、ホルダー部を有するものに、カートリッジ５を挿入させた状態を表す。シリンジ部２は、加熱部２’に直接接触させている。

1−4．加熱部
本発明では、高粘度液体を供給するため、シリンジ部１及びニードル部２の加熱部を有する。
シリンジ部１の加熱部１’及びニードル部２の加熱部２’は、従来のものを使用することができる。例えば、ゴム状ヒーター及びヒーターブロック等が挙げられる。これらの中でも、ゴム状ヒーターを使用することが、吐出装置を軽量化することができるため好ましい。ゴム状ヒーターとしては、シリコンラバーヒーター及びフッ素樹脂ヒーター等が挙げられ、加工が容易である点で、シリコンラバーヒーターがより好ましい。
これら加熱部には、温度コントローラーを付帯したものが、厳密な温度制御が可能となるため好ましい。

シリンジ部１の加熱温度としては、高粘度液体が流動性を有する程度となる温度であれば良く、使用する高粘度液体により適宜設定すれば良いが、好ましくは３０〜１００℃である。

本発明では、ニードル部２の温度をシリンジ部１より高い温度とする。
具体的には、高粘度液体が定量的に供給できるような粘度となる温度が好ましい。本発明では、当該粘度として、加熱温度における高粘度液体のＥ型回転粘度を１０，０００〜５００，０００ｍＰａ・ｓとする。
ニードル部２の温度の具体的な温度としては、シリンジ部１の温度に対して５〜１００℃高い温度に設定し、好ましくは５〜６０℃高い温度である。
ニードル部２の温度としては、シリンジ部１より高い温度で、使用する高粘度液体に応じて適宜設定すれば良いが、好ましくは３５〜２００℃である。

又、加熱部１’と加熱部２’の間には、断熱ブロック３を有するものが、シリンジ部１とニードル部２を異なる温度に維持することができるため好ましい。
断熱ブロックの材質としては、セラミック、金属、セラミックと金属の複合材料等が挙げられる。

1−5．高粘度液体
本発明の吐出装置が適用可能な高粘度液体は種々の化合物に適用できる。
高粘度液体の粘度としては、２５℃でＥ型回転粘度５，０００ｍＰａ・ｓ以上の液体に適用し、好ましくは１０，０００ｍＰａ・ｓ以上である。当該粘度の好ましい上限としては、５０℃で回転粘度５００，０００ｍＰａ・ｓである。

高粘度液体の具体例としては、例えば、エポキシ化合物及びエチレン性不飽和化合物等の硬化性化合物；導電性ペースト及びクリーム半田等のペースト状材料；グリース及びオイル等の潤滑油；プリン、ケチャップ及びサラダ油等の食料品；並びにエナメル、ラッカー及びペイント等の塗料等が挙げられる。

本発明の吐出装置は、シリンジやニードルでの高粘度液体の硬化を抑制することができるため、特に硬化性化合物又は硬化性化合物を含む組成物に好ましく適用できる。
硬化性化合物としては、ビニルピロリドン、（メタ）アクリレート及びポリエン等のエチレン性不飽和基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、オキセタン基を有する化合物及びビニルエーテル化合物等が挙げられる。

（メタ）アクリレートの具体例としては、（メタ）アクリレートオリゴマーが挙げられ、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、不飽和ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート及び（メタ）アクリル変性シリコーン等が挙げられる。
エポキシ（メタ）アクリレートとしては、脂肪族エポキシ（メタ）アクレート、芳香族エポキシ（メタ）アクリレート、エポキシ化大豆油（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡエポキシ（メタ）アクリレート、アミン変性ビスフェノールＡエポキシ（メタ）アクリレート、ノボラックエポキシ（メタ）アクリレート及びゴム変性エポキシアクリレート等が挙げられる。ウレタン（メタ）アクリレートとしては、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレート、芳香族ウレタン（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレートアダクト体及びロジン変性ウレタン（メタ）アクリレートが挙げられる。

高粘度液体としては、前記硬化性化合物を含む組成物にも適用できる。
例えば、熱硬化性組成物、光ラジカル硬化性組成物及び光カチオン硬化性組成物等が挙げられる。
熱硬化性組成物、光ラジカル硬化性組成物及び光カチオン硬化性組成物の場合においては、それぞれ熱重合開始剤、光ラジカル重合開始剤及び光カチオン重合開始剤を含んでいても良い。

又、前記成分以外にも、必要に応じて、消泡剤、レベリング剤、無機フィラー、有機フィラー、光安定剤、酸化防止剤及び紫外線吸収剤等を配合することもできる。又、必要に応じて、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤及び重合禁止剤等を少量含むものであっても良い。

1−6．自動吐出装置
本発明の高粘度液体吐出装置は、供給量コントローラと組合わせることにより、自動吐出装置とすることができる。
自動吐出装置の好ましい一実施形態の概念図である図３に基づき説明する。
高粘度液体吐出装置Ａ（以下、吐出装置Ａという）が、供給管８を通じて加圧ポンプ９と接続され、流量等を制御するコントローラ１０に接続されている。６は、加熱部１’の温度コントローラであり、７は、加熱部２’の温度コントローラである。
加圧ポンプ９の供給量をコントローラ１０により制御することにより、吐出装置Ａからの高粘度液体の供給量を制御する。

２．高粘度液体自動秤量装置
本発明の第２発明は、前記した高粘度液体吐出装置と当該装置から供給される高粘度液体の秤量装置から構成される高粘度液体自動秤量装置に関する。
第２発明を、その好ましい一実施形態の概念図である図４に基づき説明する。
図４において、Ａ及び６〜１０は前記と同様である。電子天秤１１がコントローラ１０と接続されている。
吐出装置Ａから容器１２に高粘度液体が供給され、電子天秤１１により秤量される。事前に設定された重量となったら、加圧ポンプ９の供給量をコントローラ１０により制御することにより、液体の供給を停止する。

この場合、吐出装置Ａは、移動可能なアーム（図示せず）に固定されたものが好ましい。これにより、組成物の自動調合装置に使用する場合、各成分を分取する容器へ自動的に移動することが可能になる。
又、当該アームには、上下動する機能を備えたものが好ましい。これにより、液体の供給停止直前に吐出装置Ａを上下させ、液切を行うことができる。

コントローラ１０と温度コントローラ６及び７とをコンピュータに接続し（図示せず）、自動的に秤量を制御することもできる。

３．用途
本発明の高粘度液体吐出装置及び自動秤量装置は、特に複数種の原料を厳密な割合で管理する必要がある組成物の製造に有効に使用することができるため、この様な性能が要求される実験装置や工業用設備に使用することができる。

実験装置としては、組成物の自動調合装置において、原料供給用に使用することができる。
組成物の自動調合としては、例えば、以下の工程を含むものが挙げられる。
工程(1)：複数種の原料化合物をそれぞれ秤量して容器に自動的に供給する。
工程(2)：容器に供給された原料を混合する。
工程(3)：混合して得られた組成物を自動的に分取する。
工程(4)：分取した組成物について各種物性を評価する。

工業的には、少量多品種が製造される接着剤及び封止剤等の製造等に使用することができる。

以下に、実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。

（実施例）
図４に示す装置を使用して、自動秤量を行った。尚、電子天秤１０は、０．０１ｇまで測定できる天秤を使用した。
シリンジ１に５０℃の回転粘度２２０，０００ｍＰａ・ｓのウレタンアクリレートオリゴマー〔東亞合成（株）製アロニックスＭ−１２００〕を入れ、シリンジ加熱部１’を５０℃に加温し、ニードル加熱部を６５℃に加温した。加圧ポンプ９を用いて４９０ｋＰａで吐出して、２ｇ、５ｇ、１０ｇの自動秤量を行った。それらの結果を表１に示す。
いずれの場合も、短時間で安定して正確な量の液体の秤量を行うことができた。

本発明の高粘度液体吐出装置及び自動秤量装置は、実験的に組成物を自動調合する場合や、工業的に接着剤及び封止剤等の組成物の製造に使用することができる。

図１は、本発明の高粘度液体吐出装置の断面図である。 図２の（１）は、カートリッジの断面図であり、図２の（２）は、高粘度液体吐出装置にカートリッジを収納した場合の断面図である。 図３は、本発明の高粘度液体の自動吐出装置の概念図である。 図４は、本発明の高粘度液体自動秤量装置の概念図である。

符号の説明

１：シリンジ、１’：シリンジ加熱部、２：ニードル、２’：ニードル加熱部、３：断熱ブロック、５：カートリッジ、６及び７：温度コントローラ、８：供給管、９：加圧ポンプ、１０：供給量コントローラ、１１：電子天秤

Claims (6)

1. ２５℃でＥ型回転粘度５，０００ｍＰａ・ｓ以上の液体である高粘度液体の吐出装置であって、
   高粘度液体を収容するシリンジ部１と高粘度液体を吐出するためのニードル部２から構成され、
   前記シリンジ部１の外周に加熱部１’と前記ニードル部２の外周に加熱部２’を付帯し、
   ニードル部２がシリンジ部１より５〜１００℃高い温度に設定され、かつ
   ニードル部２の加熱温度は、その温度における高粘度液体のＥ型回転粘度が１０，０００〜５００，０００ｍＰａ・ｓとなる温度である
   高粘度液体吐出装置。
2. シリンジ部１の加熱温度が３０〜１００℃である請求項１記載の高粘度液体吐出装置。
3. 前記シリンジ部１がプラスチックからなるカートリッジで構成されたものである請求項１又は請求項２に記載の高粘度液体吐出装置。
4. 前記加熱部１’及び／又は加熱部２’がゴム状ヒーターによる加熱装置を付帯したものである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高粘度液体吐出装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高粘度液体吐出装置、当該装置から供給される高粘度液体の秤量装置及び流量コントローラから構成される高粘度液体の自動秤量装置。
6. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高粘度液体吐出装置を使用し、ニードル部２をシリンジ部１より５〜１００℃高い温度であって、その温度における高粘度液体のＥ型回転粘度が１０，０００〜５００，０００ｍＰａ・ｓとなる温度に設定し、ニードル部２から高粘度液体を吐出する高粘度液体の供給方法。

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