【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】高粘度ポリマー溶液の生産工程中での粘度の測定は、印刷インキ、充填剤、接着剤、塗料、あるいはワニスなどの製造業にとって欠かせない。
特に高レベルの加工が望まれる印刷、ラミネート、レジストのコーティング分野で、コーターにインライン接続し、コーティング剤の粘度を一定に保つことによって品質の安定したコーティング物を製作する目的に利用される。 ポリマー溶液中でのピストンの落下時間を測定し、
該落下時間をパラメーターとして希釈溶剤を供給する装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ポリマー溶液の粘度測定方法はオフライン測定では、色材協会編「塗料用語事典」１９９２年（技報堂出版）２９６頁に記載されているごとく各種装置が作業目的に応じて用いられている。 使い勝手あるいは測定時間が短くてよいなどの点で、同心円筒型粘度計、あるいは粘度カップが使用されている。 インライン測定では、ダイアフラムの脈動を検出しするか、あるいは超音波振動技術を利用して粘度調整を行っている。 いずれの方法も測定値をもとにデータ処理をして、希釈溶剤の添加量の決定に利用している。 【０００３】ところで従来のオフラインによる粘度測定は、間欠的に行われるため、粘度の連続管理が出来ない。 一方インラインでの測定は、一般に粘度が時間および温度とともに変化するため追跡することが困難で、溶剤添加量を連続的に決めにくいこと、あるいは材質が溶剤の影響を受け、経時劣化するなどの欠点がある。 【０００４】そこで、コーティング用途で実生産ラインに組み込み、使いやすく、インキ、溶剤の節約、不良品の減少、品質の高位安定化ができる装置の実用化が期待されている。 本発明者らは、さきにインキストッカー内に粘度測定装置すなわち同じ中心をもつスリーブとその内部に位置するピストンからなる装置において、ピストンの落下時間を測定し、該落下時間をパラメーターとして希釈溶剤を供給することが可能な溶剤供給装置の実用化に成功している。 その概要は、滝本靖之『特殊印刷とコンバーティング』１５８頁、加工技術研究会発行（１
９９０年）に記載されている。 なお本明細書において、
スリーブとは精密加工した円筒容器であり、ピストンはスリーブの内面に位置し、スリーブと同じ中心を有するものをいう。 その間隙には被測定物質であるポリマー溶液が充填されており、ピストンの落下にともない該被測定物質が排除されるとともに所要時間が測定できる構造になっている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述のピストン落下方式による粘度測定装置は、ニュートン流体に近い物性を有するポリマー溶液には適しているが、一般のインキ類のごとき非ニュートン流動性の高い組成物の粘度測定には適していない。 理由は衆知のごとく、粘度がずり速度に依存するためであって、ずり速度またはずり応力を加味した測定装置での粘度管理が必要なためである。 そのためには、非ニュートン流動に伴う見かけ粘度とコーティング作業性との差を少なくすることが必要であり、かうそのデータを速やかに、粘度管理へフイードバックすることが不可欠である。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上述の構想を解決する手段として、（１）ピストン表面の上下方向に等間隔に同じ形の切り込み加工を施すか、あるいは（２）ピストンが回転しながら落下する機構を付与する工夫をすることにより解決した。 なお、基本的には測定可能な粘度範囲はスリーブとピストンの間隙設定に依存するが、切り込み加工の形状、回転速度によっても調整可能である。 【０００７】ピストンの上下移動の長さ（ストローク）
は５０〜８０ｍｍ、落下に要する時間は１５〜３０秒が実用上好ましい。 スリーブの長さは上記のピストンの移動長さが確保できる長さが必要なことはいうまでもない。 【０００８】ピストン表面の上下方向に等間隔に同じ形の切り込み加工を施すことは、ずり速度、応力を高めるほかに、ポリマー溶液中の異物たとえばゴミやゲル粒子などの局在化にともなう落下速度の変動を抑えるのに有効である。 切り込みのピッチと溝幅は粘度によって決まるが、粘度が高くなるにつれて、ピッチは粗く、溝幅は深くする。 直線状、螺旋状など切り込みの形、あるいは切り込みの角度はポリマー溶液の物性によって適宜決めることができる。 【０００９】ピストンに回転を付与することは、非ニュートン流動性の大きい高分子溶液の粘度測定に適している。 回転数は１０〜２５０回転／分が好適である。 回転数が上限を越えると乱流が起こり、測定誤差の原因になる。 下限以下では、回転による物性値の変化が判定困難である。 回転を与える方法としては、たとえば同期モーターを用いることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳しく説明する。 【００１１】図１は本発明の粘度調整装置の正面図、図２〜図６は粘度測定中のピストン位置とそれぞれの位置におけるポリマー溶液の充填状態を説明するための概念図である。 【００１２】図１は同じ中心をもつスリーブ１、その内部に調節可能な間隙をもつピストン２、スリーブ１と接合した同じ口径のパイプ３、ピストンを上下移動させるためのピストンロッド４、ピストン表面の切り込み５、
ピストン押さえ金具６、ピストン止め金具７および底部ふた金具８、Ａはピストンの上下移動に伴うインキの流入・排出のための出入口を表す。 【００１３】ピストンロッド４はエアシリンダーと接続されており、ピストン２を定位置まで持ち上げた後、接続がはずれ、落下する機構を有する（説明図開示せず）。 この場合ピストンはゆるやかに自転しながら落下する。 さらに上記の機構に加えて同期モーターを用いて、ピストンロッドに回転を付与すればピストンは定速回転をしながらポリマー溶液中を落下させることができる。 本発明では、スリーブ、ピストンおよび被測定ポリマー溶液の流出入りを含む機構部がセンサーを構成している。 【００１４】希釈溶剤の添加量は、測定時点でのピストンの落下時間と予め設定した落下時間の差をパラメーターにすることはいうまでもない。 落下時間を好適範囲である１５〜３０秒に設定するには、直径あるいは厚さの異なるピストンを使用した実測による。 【００１５】図２〜図６を用いて本発明の実施の形態を述べる。 ピストン２がスリーブ１内を、ポリマー溶液を排除しながら落下し、最下点にあたる底部ふた金具８とピストン止め金具７が接触した時に、最下点スイッチが作動し、ピストンは停止する（図２）。 最下点スイッチが通電状態になると、エアシリンダーが作動し、エアシリンダーに接続したピストンロッド４は最上点へ移動する。 図３は移動の中間状態を示す。 ピストンが最上点に達すると、最上点のスイッチが作動し、ピストンが停止すると同時にエアシリンダーとピストンロッドの接続がはずれる（図４）。 この間、ポリマー溶液は出入口Ａから流入する。 ピストンロッドはエアセンサーと接続がはずれているので、ポリマー溶液を排除しながら落下し（図５）、最下点に達する（図６）。 図２から図６までの工程が繰り返され粘度が測定される。 矢印の方向はポリマー溶液の移動方向を示す。 ポリマー溶液の粘度が低いとピストンは速く落下し、粘度が高いと遅くなる。 その時間の差を、予め決められたデータ処理方法によって処理して、その結果から算出された溶剤量を加えることにより、粘度が調整される。 なお、データ処理方法については、特に制限はない。 【００１６】本装置は既存のインキストッカー内に取付け、さらに溶剤タンクと接続することにより、連続的に粘度調整されたポリマー溶液を、印刷機あるいはコーターへ供給することができる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の粘度調整装置は、インキ粘度測定装置と溶剤供給装置が連結されており、インキストッカー内に設置することにより、流量や乱流・液面変化などの外的要因に影響されず、各種コーティング加工に適したポリマー粘度管理ができる。 【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の正面図 【図２】乃至 【図６】 本発明の実施図 【符号の説明】 １：スリーブ ２：ピストン ３：スリーブに接続したパイプ ４：ピストンロッド ５：ピストン表面の切り込み ６：ピストン押さえ金具 ７：ピストン止め金具 ８：底部ふた金具 Ａ：インキ出入り口 |
