(57)【要約】【課題】本発明は、流体の容器や流路の内壁面に付着した気泡を効率的に除去する脱泡方法、及び脱泡装置を提供することをその課題とする。【解決手段】容器を介して流体に圧力振動を印加することにより、前記流体中の気泡を除去する脱泡方法であって、１．０ｍｍ３の前記流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする、脱泡方法、及び脱泡装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を介して流体に圧力振動を印加することにより、前記流体中の気泡を除去する脱泡方法であって、１．０ｍｍ３の前記流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする、脱泡方法。
【請求項２】
剪断速度０．０１ｓ−１での粘度η０．０１が１Ｐａ・Ｓ以上１，０００Ｐａ・Ｓ以下である流体を粘性流体としたときに、前記流体が粘性流体であることを特徴とする、請求項１に記載の脱泡方法。
【請求項３】
前記粘度η０．０１（Ｐａ・Ｓ）と剪断速度１００ｓ−１での粘度η１００（Ｐａ・Ｓ）との比（η１００／η０．０１）が０．００１以上１．０００未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の脱泡方法。
【請求項４】
圧力振動により前記容器の容積が変動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の脱泡方法。
【請求項５】
圧力振動を印加していない状態における前記容器の容積をＶ０（ｍ３）、圧力振動印加時における前記容器の容積の最大変化量をΔＶ（ｍ３）としたときに、ΔＶ×１００／Ｖ０が０．０５以上５．００以下であることを特徴とする、請求項４に記載の脱泡方法。
【請求項６】
前記圧力振動の周波数が１０Ｈｚ以上４，０００Ｈｚ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか記載の脱泡方法。
【請求項７】
前記容器の内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）が、０．１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の脱泡方法。
【請求項８】
前記粘性流体が溶融ポリマーであることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかに記載の脱泡方法。
【請求項９】
前記溶融ポリマーが、ポリエステルを主成分とすることを特徴とする、請求項８に記載の脱泡方法。
【請求項１０】
容器が、押出機又は濾過装置において前記溶融ポリマーが流通する筐体であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の脱泡方法。
【請求項１１】
流体を投入する容器、及び前記容器を介して前記流体に圧力振動を加える振動印加部を備え、１．０ｍｍ３の流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする、脱泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の容器や流路の内壁面に付着した気泡を効率的に除去する脱泡方法、及び脱泡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体から気泡を取り除く装置や方法は、ポリマー成型体、塗剤、接着剤、化粧品、印刷インキ、ゼリーやガムのような食品等の分野で、その生産性や品質向上を目的として用いられている。
【０００３】
従来用いられてきた装置や方法として、例えば、流体を入れた容器全体に垂直方向の衝撃を与えるもの（特許文献１、２）、真空状態にある流体に振動を与えるもの（特許文献２、３）、シリコンゴム等のゴム類製の単層振動膜を備える容器に投入した流体に、外部から振動膜を介して圧力振動を与えるもの（特許文献４、５）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９０００８号公報
【特許文献２】特開平１０−２６３３１１号公報
【特許文献３】特開２０００−４２３０４号公報
【特許文献４】特開２００７−５４６８０号公報
【特許文献５】ＷＯ２０１１／０１８９７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体が満たされている容器の内壁面に気泡が付着している場合、気泡は、脱離せずに内壁面に付着して留まり続ける場合がある。また、流体が流通しているパイプ等においても、内壁面周辺は中央部に比して流れが低速であるため、気泡が脱離せずに内壁面に留まり続けることが多い。内壁面に付着したこのような気泡は、微妙な流速変動や圧力変動、温度変動等により予期せず剥離して排出される。そのため、このような気泡は、ポリマー成型体、塗剤、接着剤、化粧品、印刷インキ、ゼリーやガムのような食品等の製造時に混入することなどや、宇宙空間での実験の精度低下など、多くの分野で問題となっている。そのため、流体から内壁面に付着した気泡を意図的に取り除くことは前述の分野において大きな課題である。
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜５に記載の技術は、流体から効率的に気泡を除去することができるものの、内壁面に付着した気泡の除去効果については検討がなされておらず不明である。
【０００７】
そこで本発明は、流体の容器や流路の内壁面に付着した気泡を効率的に除去する脱泡方法、及び脱泡装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために本発明は、以下の構成からなる。
（１）容器を介して流体に圧力振動を印加することにより、前記流体中の気泡を除去する脱泡方法であって、１．０ｍｍ３の前記流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする、脱泡方法。
（２）剪断速度０．０１ｓ−１での粘度η０．０１が１Ｐａ・Ｓ以上１，０００Ｐａ・Ｓ以下である流体を粘性流体としたときに、前記流体が粘性流体であることを特徴とする、（１）に記載の脱泡方法。
（３）前記粘度η０．０１（Ｐａ・Ｓ）と剪断速度１００ｓ−１での粘度η１００（Ｐａ・Ｓ）との比（η１００／η０．０１）が０．００１以上１．０００未満であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の脱泡方法。
（４）圧力振動により前記容器の容積が変動することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の脱泡方法。
（５）圧力振動を印加していない状態における前記容器の容積をＶ０（ｍ３）、圧力振動印加時における前記容器の容積の最大変化量をΔＶ（ｍ３）としたときに、ΔＶ×１００／Ｖ０が０．０５以上５．００以下であることを特徴とする、（４）に記載の脱泡方法。
（６）前記圧力振動の周波数が１０Ｈｚ以上４，０００Ｈｚ以下であることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれか記載の脱泡方法。
（７）前記容器の内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）が、０．１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする、（１）〜（６）のいずれかに記載の脱泡方法。
（８）前記粘性流体が溶融ポリマーであることを特徴とする、（２）〜（７）のいずれかに記載の脱泡方法。
（９）前記溶融ポリマーが、ポリエステルを主成分とすることを特徴とする、（８）に記載の脱泡方法。
（１０）容器が、押出機又は濾過装置において前記溶融ポリマーが流通する筐体であることを特徴とする、（８）又は（９）に記載の脱泡方法。
（１１）流体を投入する容器、及び前記容器を介して前記流体に圧力振動を加える振動印加部を備え、１．０ｍｍ３の流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする、脱泡装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、流体の容器や流路の内壁面に付着した気泡を効率的に除去することが可能な脱泡方法、及び脱泡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧力振動により、容器の内壁面に付着した気泡が離脱するメカニズムを示す概略図である。
【図２】液滴接触角θの測定方法を示す概略図である。
【図３】流体を充填させた容器の内壁面に気泡が付着した状態を示す概略図である。
【図４】実施例及び比較例で使用した圧力振動用装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について実施の形態とともに具体的に説明する。
本発明の脱泡方法は、容器を介して流体に圧力振動を印加することにより、前記流体中の気泡を除去する脱泡方法であって、１．０ｍｍ３の前記流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の脱泡方法は、容器を介して流体に圧力振動を印加することにより、前記流体中の気泡を除去する脱泡方法である。ここで圧力振動とは、内部の流体にかかる圧力を繰り返し変動させることをいう。圧力振動により、容器の内壁面に付着した気泡が加圧による収縮と減圧による膨張を繰り返し、内壁面から離脱しやすくなる。容器を介して流体に圧力振動を印加する方法としては、例えば、容器の体積を変動させる方法や、容器内の流体量を変動させる方法等が挙げられる。なお、後述のように、容器の一部が圧力振動用膜や蛇腹状の管、ピストン機構等となっており、これらの機構により圧力振動を印加する場合等も、「容器を介して流体に圧力振動を印加する」に該当するものとする。
【００１３】
次に、圧力振動により容器の内壁面に付着した気泡が離脱するメカニズムについて図１を用いて具体的に説明する。図１のＡ〜Ｃはいずれも流体を充填した容器の内壁面に付着した気体を示す図であり、Ａが圧力振動のない状態のもの、Ｂが圧力振動により流体が加圧された状態のもの、Ｃが圧力振動により流体が減圧された状態のものである。容器に流体１を充填すると、容器の内壁面２に気泡３が形成される。この気泡３は、圧力振動を印加すると、加圧状態での収縮（図１のＢ）と減圧状態での膨張（図１のＣ）を繰り返し、後述する液滴接触角θが１０°以上９０°以下である場合は、それに伴い気泡３と内壁面２との間に流体１が浸潤する。その結果、徐々に気泡３と内壁面２の接触面積も小さくなり、やがて気泡３は内壁面２より離脱する。
【００１４】
本発明の脱泡方法においては、容器の内壁面から気泡を剥離させる観点から、１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることが重要である。流体及び容器は、少なくとも一つの内壁面に１．０ｍｍ３の流体を滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であれば特に制限されず、その組み合わせも含めて任意に選択できる。
【００１５】
流体とは、静止状態において剪断応力が発生しない連続体であって、気体でないものをいう。なお、流体は連続体であれば内部に粒子等の固体を含んでいてもよい。容器の内壁面とは、その内部に流体を入れたときに流体と接しうる面をいい、平面であっても曲面であってもよい（但し、例えば容器の一部が圧力振動用膜や蛇腹状の管、ピストン機構等となっている場合のように、当該部分のみが駆動することで圧力振動を印加する態様においては、当該部分以外の面を内壁面とする。この点は、後述する容器の内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）においても同様とする。）。また、１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θとは、１．０ｍｍ３の流体を内壁面に滴下したときに、液滴と内壁面の交点において液滴と接する面（以下、面Ａということがある。）と内壁面とがなす角をいい、具体的には以下の手順により測定することができる。以下、接触角については同様に測定、解釈することができる。なお、１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θを、以下単に液滴接触角θということがある。
【００１６】
以下、図面を参照しながら液滴接触角θの測定方法について説明する。図２は液滴接触角θの測定方法を示す概略図である。先ず、シリンジ（図示しない。）等で内壁面２に１．０ｍｍ３の流体を滴下し、内壁面２上に液滴４を形成させ、内壁面２と平行な方向から液滴４の全体画像を撮影する。次いで、得られた画像上に、内壁面２との交点における液滴４に対する接線５（以下、単に接線５ということがある。接線５は画像上では面Ａに相当する。）を引き、内壁面２と接線５のなす角の大きさを測定し、得られた値を液滴接触角θとする。
【００１７】
ここで画像撮影装置、接線の決定、及び角度の測定は本発明の効果を損なわない限り、どのような装置、方法を用いてもよいが、内壁面２と液滴４の交点付近の状態を高精度に認識し、角度の大きさをより正確に測定する観点から、画像撮影装置は、正方形比率ピクセルにおいて３，８４０×２，１６０、８２９万４，４００画素以上の解像度を有するものを用いることが好ましく、接線の決定及び角度の測定には、化学工学論文集，第３６巻，第５号，ｐｐ．４４１−４４８，２０１０（以下、参考文献１ということがある。）に記載の方法を用いることが好ましい。この液滴接触角θの値は液滴の温度の影響を受けるため、実際の測定は流体を貯蔵又は流通させているのと同条件で行う。なお、前述のとおり内壁面２は曲面でもよいため必ずしも平坦とは限らないが、滴下する流体の体積が１．０ｍｍ３と極めて小さく、内壁面２が曲面である場合においても液滴が形成されている部分のみに着目すれば実質平坦であるとみなすことができるため、同様に測定することができる。また、容器の取り外しが難しく、かつ容器の材質や中心面平均粗さ（ＳＲａ）が明らかな場合等は、容器に代えて容器の内壁面を再現した板状小片で測定してもよい。
【００１８】
１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°未満の場合、内壁面に対する流体の濡れ性が非常に大きいため、容器に流体を充填したときに気泡が付着しても自然に気泡と内壁面の界面に流体が浸入する。すなわち、気泡は内壁面から自然に剥離するため、本発明の脱泡方法を用いる利点が小さくなる。１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが９０°を超えると、内壁面に対する流体の濡れ性が非常に小さいため、液滴接触角θが１０°未満の場合と逆の原理により、圧力振動により気泡を繰り返し膨張及び収縮させても内壁面と気泡の界面積の変動が抑えられる。そのため、気泡の剥離効果は小さくなる。本発明の脱泡効果をより効率的に得るためには、１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上６０°以下であることが好ましく、より好ましくは１０°以上３０°以下である。
【００１９】
液滴接触角θを１０°以上９０°以下とする方法は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）を調節する方法や、流体の種類や組成を変更する方法が挙げられる。より具体的には、研磨等によりＳＲａを小さくすること、内壁面の表層に表面活性を与えるコーティングを行うこと、流体に界面活性剤に相当するものを添加すること等により、液滴接触角θを小さくすることができる。
【００２０】
次に、液滴接触角θと内壁面からの気泡の離脱との関係、メカニズムについて詳細に説明する。図３は流体を充填させた容器の内壁面に気泡が付着した状態を示す概略図である。前述のとおり、液滴接触角θは固体上に液滴を形成させたときの接触角である。そして、流体を充填した容器の内壁面に気泡が付着している状態は、図２に示す液滴４の形成時における外気が流体１、液滴４が気泡３となった状態に相当する（図３）。図１の状態において、内壁面と液滴との間の表面張力をσｗｌ、液滴と気体（外気）の間の表面張力をσｌｂ、気体と内壁面との間の表面張力をσｂｗとしたときに、σｗｌ、σｌｂ、σｂｗ、及び液滴接触角θについて、ヤングの式より下記式Ａが成立することが知られている。そして、図２の状態と図３の状態において、固体、流体、気体が全て同一成分である場合、σｗｌ、σｌｂ、σｂｗの値も同値となり、図２に示す気泡３の内壁面２に対する接触角は、１８０°−θとなる。すなわち、液滴接触角θの値が小さければ小さいほど、内壁面に付着した気泡の脇から流体が侵入しやすくなるため内壁面と気泡の接触面積が小さくなり、結果、気泡が内壁面から離れやすくなる。
式Ａ：σｌｂ×ｃｏｓθ＋σｗｌ＝σｂｗ
【００２１】
本発明の脱泡方法における流体は、１．０ｍｍ３の流体を容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であり、かつ本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、本発明を用いる利点が大きいことから、粘性流体であることが好ましい。本発明において粘性流体とは、剪断速度０．０１ｓ−１での粘度η０．０１が１Ｐａ・Ｓ以上１，０００Ｐａ・Ｓ以下である流体をいう。η０．０１が１Ｐａ・Ｓ以上であることにより、容器の内壁面に付着した気泡が自然に離脱しにくくなり、本発明の脱泡方法を用いる利点が大きくなる。一方、η０．０１が１，０００Ｐａ・Ｓ以下であることにより、圧力振動による気泡の膨張及び収縮が保たれ、かつ気泡周辺の浮力に対する抵抗力が過度に高くなるのを抑えることができるため、本発明の脱泡方法の効果が十分に得られる。上記観点から、粘性流体の粘度η０．０１は、１０Ｐａ・ｓ以上４００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、１０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下がさらに好ましい。
【００２２】
粘度η０．０１や後述する粘度η１００は温度によって変動するため、その測定は脱泡装置を運転させるときと同じ温度条件で行うものとする。η０．０１及びη１００は、以下の手順で測定することができる。先ず、流体の剪断速度を、０ｓ−１を超え５５０ｓ−１未満の範囲（測定時の温度が９０℃以上の場合は０．１ｓ−１以上１００ｓ−１以下の範囲）で漸増させながら、その間に３０回以上（測定時の温度が９０℃以上の場合は１０回以上）にわたって粘度（η）を測定し、横軸に剪断速度（ｓ−１）、縦軸に粘度の各測定値をプロットする。その後、得られたプロット図に近似曲線を引いて、この近似曲線より剪断速度が０．０１ｓ−１のタイミングの値、及び１００ｓ−１のタイミングの値を求め、それぞれη０．０１、η１００とする。
【００２３】
なお、粘度（η）は回転式粘度計で測定することができる。回転式粘度計としては、測定時の温度が９０℃未満の場合であれば、例えば“ＨＡＡＫＥ”（登録商標）  ＲＳ−６００（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）を使用することができる。“ＨＡＡＫＥ”（登録商標）  ＲＳ−６００を用いる場合の測定条件モードは、定常回転モードとし、試料台やコーンは測定対象物の温度に応じて適宜選択することができる。また、測定時の温度が９０℃以上の場合に用いることができる回転式粘度計としては、例えばＡＲＥＳ−Ｇ２（ＴＡ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製）が挙げられる。ＡＲＥＳ−Ｇ２を用いる場合、測定条件モードは振動モード、歪み率は５％とし、測定は窒素雰囲気下にて実施するものとする。
【００２４】
また、本発明の脱泡方法における流体は、脱泡効果を高める観点から、粘度η０．０１（Ｐａ・Ｓ）と剪断速度１００ｓ−１での粘度η１００（Ｐａ・Ｓ）との比（η１００／η０．０１）が０．００１以上１．０００未満であることが好ましい。流体のη１００／η０．０１が０．００１以上１．０００未満であることは、流体が、剪断により粘度低下を示すものであることを意味する。このような流体を一般的に、Ｓｈｅａｒ  ｔｈｉｎｎｉｎｇ性流体という。本発明による脱泡方法では、圧力振動に伴い気泡が収縮、膨張を繰り返し、その近傍に放射状の流れが発生する。すなわち、気泡近傍に局所的にわずかな剪断が生じていることとなる。Ｓｈｅａｒ  ｔｈｉｎｎｉｎｇ性流体は剪断により粘度が低下するため、流体がＳｈｅａｒ  ｔｈｉｎｎｉｎｇ性流体であると圧力振動により気泡近傍の粘度が低下して粘性抵抗が減少し、気泡がより収縮、膨張しやすくなり、かつ浮力に対する抵抗が小さくなる。その結果、内壁面から気泡の剥離が促進され、脱泡効果が向上する。本メカニズムによる脱泡効果はη１００／η０．０１が小さければ小さいほど向上するため、η１００／η０．０１は０．８００以下が好ましく、０．１００以下がより好ましく、さらに好ましくは０．０１０以下である。
【００２５】
本発明の脱泡方法においては、容器内の流体に容易に圧力振動を印加する観点から、振動により容器の容積が変動することが好ましい。例えば、流通系であれば流速の緩急によって圧力振動を印加することも可能であるが、ポンプ等により流速を極めて短時間に幾回も変化させることは現実的ではない。一方、振動により容器の容積が変動する態様とすれば、外力によって容易に容器内の流体にかかる圧力を増減させることができる。このような容器の具体例としては、振動により全体又は一部の形状が変化する容器が挙げられるが、簡便性や容器全体の耐圧性の観点から、振動により一部の形状が変化する容器が好ましい。振動により一部の形状が変化する容器の具体例としては、振動により形状が変化しない金属製容器の一部を樹脂膜又はゴム膜のような膜状の弾性体（以下、このような膜状の弾性体を圧力振動用膜ということがある。）とした容器や、振動により形状が変化しない金属製容器に蛇腹状の管やピストン機構を取り付けた容器等が挙げられる。これらの容器を用いることにより、圧力振動用膜を振動させることや、振動により蛇腹状の管を伸縮させること、振動によりピストン機構を作動させること等により、容器の容積を容易に変動させることができる。なお、ここで容器の容積とは、容器が密封容器である場合はその容積をいい、容器が流体の流通するパイプ等である場合は、圧力の平均値を１００％としたときに、絶対値換算で１．０％以上の圧力変動がある部分の容積をいう。
【００２６】
本発明の脱泡方法における容器の容積変動量は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されない。但し、流体に十分な圧力振動を付与しつつ圧力による容器の破損を軽減する観点から、圧力振動を印加していない状態における前記容器の容積をＶ０（ｍ３）、圧力振動印加時における前記容器の容積の最大変化量をΔＶ（ｍ３）としたときに、ΔＶ×１００／Ｖ０が０．０５以上５．００以下であることが好ましい。ΔＶ×１００／Ｖ０が０．０５以上であることにより、気泡が収縮と膨張を繰り返すことができる程度の圧力振動を印加させることが容易となるため、十分な脱泡効果を得ることができる。一方、ΔＶ×１００／Ｖ０が５．００以下であることにより、圧力振動印加時に容器の内圧が過度に上昇するのを抑えることができ、容器の破損や破裂の発生を軽減することができる。脱泡効果向上と容器の破損軽減を両立する観点から、ΔＶ×１００／Ｖ０は０．１０以上１．００以下が好ましい。
【００２７】
ΔＶ×１００／Ｖ０を０．０５以上５．００以下又は上記の好ましい範囲とする方法は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されない。例えば、前述の圧力振動用膜、蛇腹状の管、ピストン機構等を備える容器を用い、圧力振動用膜のサイズや振幅、蛇腹状の管のサイズ、及びピストン機構のサイズを調節する方法等が挙げられる。より具体的には、圧力振動用膜、蛇腹状の管、ピストン機構等のサイズを大きくすることや、圧力振動用膜の振幅を大きくすること等により、ΔＶ×１００／Ｖ０を大きくすることができる。
【００２８】
本発明の脱泡方法においては、脱泡効果を向上させる観点から、圧力振動の周波数が１０Ｈｚ以上４，０００Ｈｚ以下であることが好ましい。図１に示すとおり、圧力変動により気泡は収縮と膨張を繰り返して内壁面から離脱するが、圧力振動の周波数が小さ過ぎると加圧と減圧の繰り返しサイクルが過度に長くなり、減圧により収縮した気泡が次の加圧が始まる前に、界面エネルギーを最小にするために元の形に戻るため、気泡の内壁面からの剥離が進行し難くなる。一方で、圧力振動の周波数が大き過ぎると加圧と減圧の繰り返しサイクルが過度に短くなり、加圧と減圧の周期に気泡の収縮と膨張が追従しにくくなるため、気泡の内壁面からの剥離が進行し難くなる。圧力振動の周波数が１０Ｈｚ以上４，０００Ｈｚ以下であることにより、周波数が小さ過ぎること及び大き過ぎることによる脱泡効果低下が軽減され、脱泡効果を十分に発揮することが容易となる。上記観点から、圧力振動の周波数は５０Ｈｚ以上１，０００Ｈｚ以下が好ましい。
【００２９】
本発明の脱泡方法においては、容器の内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）が０．１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。ＳＲａは面の粗さの指標であり、粗さが大きいほど大きな値となる。容器の内壁面のＳＲａが０．１０μｍ以上であることにより、内壁面が微細な凹凸を有するために気泡と内壁面の接触角が小さくなり、気泡が剥離しやすくなる。一方、容器の内壁面のＳＲａが２００μｍ以下であることにより、内壁面の凹凸が適度な大きさとなり、内壁面の凹凸に引っかかることによる気泡の付着を軽減できる。このように気泡の剥離促進効果と付着軽減効果を両立する観点から、容器の内壁面のＳＲａは、流体の種類にもよるが１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３０】
容器の内壁面のＳＲａを０．１μｍ以上２００μｍ以下又は上記の好ましい範囲とする手段は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、例えば表面研磨等が挙げられる。より具体的には、研磨前の内壁面よりも目の粗いやすり等で研磨することにより、容器の内壁面のＳＲａを大きくすることができる。
【００３１】
ＳＲａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１）に基づいて測定することができる。ＳＲａの測定装置は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１）に基づく測定が可能なものであれば特に限定されず、例えば小坂研究所社製、触針式表面粗さ計（型番：ＥＴ  ２００）等を用いることができる。なお、同装置を用いる場合の測定条件は下記のとおりとする。
・触針先端半径：０．１μｍ
・触針荷重：１００μＮ
・測定長：１０．０ｍｍ
・カットオフ値：０．２５ｍｍ
【００３２】
本発明の脱泡方法における粘性流体や容器は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、その組み合わせも含めて適宜選択することができる。粘性流体の具体例としては溶融ポリマー等が挙げられ、容器の具体例としては、押出機又は濾過装置において溶融ポリマーが流通する筐体等が挙げられる。溶融ポリマーは、フィルムや繊維等のポリマー成型体の原料として広く使用される。このようなポリマー成型体の製造では、押出機により溶融ポリマーを押し出す工程や、濾過装置にて溶融ポリマーを濾過する工程等において、溶融ポリマーの劣化や真空漏れによる気泡の発生、及びその内壁面への付着を避けることが困難である。そして、このような気泡を放置すると、少しの圧力変動や温度ムラに起因する粘度変動等によって突発的に内壁面から離脱して排出され、フィルム破れや糸切れ等の原因となる。そのため、本発明の脱泡方法を用いて、押出機又は濾過装置において溶融ポリマーが流通する筐体から、これらの気泡を意図的に排出させることが好ましい。
【００３３】
次に、本発明の脱泡装置について説明する。脱泡装置は、流体を投入する容器、及び前記容器を介して前記流体に圧力振動を加える振動印加部を備え、１．０ｍｍ３の流体を前記容器の内壁面に滴下したときの液滴接触角θが１０°以上９０°以下であることを特徴とする。このような装置の具体例としては、底面に圧力振動用膜を備え、さらに、その下部に圧力振動用膜に触れるように往復運動を繰り返すことで、圧力振動用膜を振動させる振動印加部を備える脱泡装置が挙げられる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例における測定は以下に示す方法、条件で行い、圧力振動装置、流体、及び板状小片は以下に示すものを使用した。
【００３５】
［圧力振動装置］
各実施例、比較例で用いた圧力振動装置を図４に示す。本圧力振動装置は、底面に圧力振動用膜６（流体がＬ３以外の場合は厚み２ｍｍのシリコンゴム製膜、Ｌ３の場合は厚み０．１ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製膜）を、上面に圧力センサー７と着脱可能な蓋８、側面に気泡３を観察するための石英製観察窓（図示しない。）を備えるＳＵＳ３０４製の容器本体９（容積Ｖ０：０．２ｌ  内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）：２０μｍ（実施例１〜１４、比較例１〜３）、０．０５μｍ（実施例１５）、０．２０μｍ（実施例１６）、１４５μｍ（実施例１７）、３００μｍ（実施例１８））有している。圧力振動用膜６の下には、振動印加部１０を備える振動発生器（図示しない。）を備えており、この振動印加部１０が圧力振動用膜６に接触するように上下に往復運動することにより、圧力振動用膜６を介して、容器（圧力振動膜６と容器本体９からなる。）に充填させた流体１に圧力振動を加えることができる。なお、圧力振動用膜６と流体が接触する部分は半径２ｃｍの円形、振動印加部１０の圧力振動用膜６と接触する部分は半径１ｃｍの円形であり、振動印加部１０と圧力振動用膜６は互いの中心が重なり合うように接触する。
【００３６】
［流体］
液滴接触角θの測定に、以下の流体Ｌ１〜Ｌ５を使用した。なお、各流体の温度については、Ｌ３以外は２５℃、Ｌ３は２７０℃とし、剪断速度０．０１ｓ−１での粘度η０．０１及び剪断速度１００ｓ−１での粘度η１００の測定も同温度条件下で実施した。
【００３７】
流体がＬ３以外である場合におけるη０．０１及びη１００は、以下の手順で測定した。先ず、流体の剪断速度を、０ｓ−１を超え５５０ｓ−１未満の範囲で漸増させながら、その間に３９回にわたって粘度（η）を測定し、横軸に測定時点の剪断速度（ｓ−１）、縦軸に粘度の各測定値をプロットした。その後、得られたプロット図に近似曲線を引いて、この近似曲線より剪断速度が０．０１ｓ−１及び１００ｓ−１のタイミングの値を求め、それぞれη０．０１、η１００とした。なお、粘度（η）の測定は回転式粘度計“ＨＡＡＫＥ”（登録商標）ＲＳ−６００（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）により行い、その際の測定条件モードは定常回転モードとした。
【００３８】
また、流体がＬ３である場合におけるη０．０１及びη１００は、以下の手順で測定した。先ず、流体の剪断速度を、０．１ｓ−１以上１００ｓ−１以下の範囲で漸増させながら、その間に１３回にわたって粘度（η）を測定し、横軸に測定時点の剪断速度（ｓ−１）、縦軸に粘度の各測定値をプロットした。その後、得られたプロット図に近似曲線を引いて、この近似曲線より剪断速度が０．０１ｓ−１及び１００ｓ−１のタイミングの値を求め、それぞれη０．０１、η１００とした。なお、粘度（η）の測定は回転式粘度計ＡＲＥＳ−Ｇ２（ＴＡ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製）により行い、その際の測定条件モードは振動モード、歪み率は５％とし、測定は窒素雰囲気下にて実施した。
【００３９】
（Ｌ１）：７ｗｔ％カルボキシメチルセルロース水溶液（η０．０１：３３２Ｐａ・Ｓ  η１００：８Ｐａ・Ｓ）
（Ｌ２）：水あめ（“フジシラップ”（登録商標）３８  加藤化学社製  η０．０１：５３０Ｐａ・Ｓ  η１００：５２０Ｐａ・Ｓ）
（Ｌ３）：溶融ポリエチレンテレフタレート（η０．０１：２３２Ｐａ・Ｓ  η１００：３１Ｐａ・Ｓ）
（Ｌ４）：１．０１ｗｔ％ポリアクリル酸ナトリウム水溶液（η０．０１：１６Ｐａ・Ｓ  η１００：０．１Ｐａ・Ｓ）
（Ｌ５）：イオン交換水（η０．０１：９×１０−４Ｐａ・Ｓ  η１００：９×１０−４Ｐａ・Ｓ）
【００４０】
［ＳＵＳ３０４製板状小片］
液滴接触角θの測定に、平坦なＳＵＳ３０４製板状小片をサンドペーパーで表面を研磨処理したもの（Ｓ１〜Ｓ９）を使用した。Ｓ１〜Ｓ９の研磨処理面の中心面平均粗さＳＲａ（μｍ）と、それらを得るために用いたサンドペーパーを表１に示す。研磨処理面のＳＲａは、触針式表面粗さ計（小坂研究所社製  型番：ＥＴ  ２００）により、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１）に基づいて測定した。なお、測定は下記条件で位置を変えて５回行い、得られた値の平均値をＳＲａ（μｍ）とした。
・触針先端半径：０．１μｍ
・触針荷重 ：１００μＮ
・測定長 ：１．０ｍｍ
・カットオフ値：０．２５ｍｍ
【００４１】
【表１】
2020018949.tif 000003
【００４２】
［ＳＵＳ３０４製板状小片をＳ４としたときの液滴接触角θ］
ＳＵＳ３０４製板状小片Ｓ４上に１．０ｍｍ３の各流体を滴下して液滴を形成させ、ＳＵＳ３０４製板状小片と平行な方向から液滴の全体画像を撮影し、参考文献１に記載の方法により液滴接触角θを測定した。測定結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
2020018949.tif 000004
【００４４】
［流体をＬ２、Ｌ３としたときの液滴接触角θ］
各ＳＵＳ３０４製板状小片上に１．０ｍｍ３の流体Ｌ３を滴下して液滴を形成させ、ＳＵＳ３０４製板状小片と平行な方向から液滴の全体画像を撮影し、参考文献１に記載の方法により液滴接触角θを測定した。また、ＳＵＳ３０４製板状小片Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ８、及びＳ９上に１．０ｍｍ３の流体Ｌ２を滴下して液滴を形成させ、同様に液滴接触角θを測定した。測定結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
2020018949.tif 000005
【００４６】
［脱泡効果］
前述の圧力振動装置における容器の蓋を外し、開放部より流体を充填した。その後、マイクロシリンジを用いて解放部から２．０μｌの空気を注入し、図４に示すように容器内壁面（ＳＵＳ３０４製の部分）上に気泡を形成させた。気泡形成後に解放部を蓋で閉じて、振動印加部の振幅を調節することによりΔＶ×１００／Ｖ０を制御しながら圧力振動を印加し、観察窓より最長で６０秒間に亘って気泡の挙動を観察した。得られた結果から、下記の基準で脱泡効果を評価した。なお、脱泡効果はＡが最も優れており、Ａ〜Ｄを合格とした。また、評価は、流体がＬ３である場合は温度を２７０℃に、流体がＬ３以外である場合は温度を２５℃に制御して実施した。
Ａ：圧力振動印加開始から１０秒以内に気泡が剥離した。
Ｂ：圧力振動印加開始から１０秒を超え２０秒以内に気泡が剥離した。
Ｃ：圧力振動印加開始から２０秒を超え４０秒以内に気泡が剥離した。
Ｄ：圧力振動印加開始から４０秒を超え６０秒以内に気泡が剥離した。
Ｅ：圧力振動印加開始から６０秒を超えても気泡が剥離しなかった。又は空気を注入しても内壁面に気泡が形成されず圧力振動の印加に至らなかった。
【００４７】
（実施例１）
内壁面の中心面平均粗さ（ＳＲａ）が２０μｍである容器を用い、流体をＬ２、圧力振動の周波数を１０Ｈｚ、ΔＶ×１００／Ｖ０を１．００として、［脱泡効果］の項に記載の方法で脱泡効果を評価した。評価結果を表４に示す。
【００４８】
（実施例２〜１８、比較例１〜３）
容器の内壁面のＳＲａ、流体、圧力振動の周波数、及びΔＶ×１００／Ｖ０を表４のとおりとした以外は、実施例１と同様にして脱泡効果を評価した。評価結果を表４に示す。なお、比較例３においては圧力振動を印加していないため、解放部を蓋で閉じた時点を起点として脱泡効果を評価した。
【００４９】
【表４】
2020018949.tif 000006
【００５０】
なお、比較例２においては、空気を注入しても内壁面に気泡が形成されなかったため、圧力振動の印加に至らなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明により、流体の容器や流路の内壁面に付着した気泡を効率的に除去する脱泡方法、及び脱泡装置を提供することができる。本発明の脱泡方法、及び脱泡装置は、塗剤、接着剤、化粧品、印刷インキ、ゼリーやガムのような食品、及びフィルムや繊維の原料となる溶融ポリマー等から気泡を除去する手段として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  流体
２  内壁面
３  気泡
４  液滴
５  内壁面との交点における液滴に対する接線
６  圧力振動用膜
７  圧力センサー
８  蓋
９  容器本体
１０  振動印加部
【図１】
2020018949.tif 000007
【図２】
2020018949.tif 000008
【図３】
2020018949.tif 000009
【図４】
2020018949.tif 000010