(57)【要約】      （修正有）【課題】添加量のバラツキを抑えて液状物を微量添加することができる、押出機の液状物添加用ノズルを提供すること。【解決手段】押出機の液状物添加用ノズル１であって、先端部分の外側面の算術平均粗さＲａが２５以下さらに、ノズル１の先端部分が、先端から長さ１０ｍｍまでの範囲である、さらに、ノズル１先端がレーザー切断によって形成されている、また、ノズル１の先端角度が１０〜８０度であるであることを特徴とするノズル。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機の液状物添加用ノズルであって、
先端部分の外側面の算術平均粗さＲａが２５以下であることを特徴とするノズル。
【請求項２】
先端部分が、先端から長さ１０ｍｍまでの範囲である請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
ノズル先端がレーザー切断によって形成されている請求項１または２に記載のノズル。
【請求項４】
先端角度が１０〜８０度である請求項１〜３のいずれか一項に記載のノズル。
【請求項５】
外径が１．０〜１５ｍｍであり、内径が０．５〜４ｍｍであり、肉厚が０．２５〜５ｍｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載のノズル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のノズルを備えた押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機の液状物添加用ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂組成物の製造において液状物は、通常、ノズルから対象物（例えば、樹脂等）に添加される。添加量のバラツキを抑えて液状物を微量添加するためには、液状物をできるだけ小さい液滴として添加することが望ましい。
【０００３】
液状物の微量添加のために、例えば、特許文献１には、ノズルの先端部に導出路を設ける技術が記載されている。また、特許文献２には、塗布装置においてノズル先端部分からの異物の落下を抑制するために、ノズル先端の端面（即ち、切断面）および内壁（即ち、内側面）を平滑化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０１−０６１９４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、添加量のバラツキを抑えて液状物を微量添加することができる、押出機の液状物添加用ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明者が鋭意検討を重ねた結果、液状物をできるだけ小さい液滴として添加するためには、特許文献２に記載されているようなノズル先端部分の内側面よりも、その外側面の平滑さが重要であることを見出した。この知見に基づく本発明は、以下の通りである。
【０００７】
［１］  押出機の液状物添加用ノズルであって、
先端部分の外側面の算術平均粗さＲａが２５以下であることを特徴とするノズル。
［２］  先端部分が、先端から長さ１０ｍｍまでの範囲である前記［１］に記載のノズル。
［３］  ノズル先端がレーザー切断によって形成されている前記［１］または［２］に記載のノズル。
［４］  先端角度が１０〜８０度である前記［１］〜［３］のいずれか一つに記載のノズル。
［５］  外径が１．０〜１５ｍｍであり、内径が０．５〜４ｍｍであり、肉厚が０．２５〜５ｍｍである前記［１］〜［４］のいずれか一つに記載のノズル。
［６］  前記［１］〜［５］のいずれか一つに記載のノズルを備えた押出機。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のノズルを用いれば、液状物を小さい液滴として添加することができ、その結果、添加量のバラツキを抑えて液状物を微量添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ノズルの先端角度を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のノズルは、押出機の液状物添加用ノズルであって、先端部分の外側面の算術平均粗さＲａが２５以下であることを特徴とする。ここで、押出機の液状物添加用ノズルとは、液状物を添加するために押出機に設置されるノズルを意味する。算術平均粗さＲａ（以下「Ｒａ」と略称することがある）は、ＪＩＳ  Ｂ０６３３：２００１で定められた測定条件によって測定される。このＲａは、後述の実施例に記載するように、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製の小形表面粗さ測定器（ＳＪ−３１０タイプ）を使用して測定することができる。
【００１１】
本発明のノズル先端部分の外側面のＲａは、２５以下、好ましくは０．０２５〜２３、より好ましくは１．６〜２１である。また、ノズルの先端部分は、好ましくは先端から長さ１０ｍｍまでの範囲、より好ましくは先端から長さ１５ｍｍまでの範囲である。
【００１２】
驚くべきことに、ノズル先端部分の内側面ではなく、外側面を平滑化することによって、液状物をより小さな液滴として添加することができる。この推定メカニズムとして、添加の際に、液状物の表面張力によってノズル先端部分の外側面と接触するような液滴が形成されることが考えられる。その結果、液滴の大きさにノズル先端部分の外側面の平滑さが影響すると考えられる。
【００１３】
本発明のノズルの材質は、先端部分の外側面のＲａを上述の値以下にできるものであれば、特に限定は無い。耐久性の観点から、ノズルの材質は、好ましくはステンレススチールである。一般に、ステンレススチール（ＳＵＳ）管としては、ＪＩＳ  Ｇ  ３４５９配管用ステンレス鋼管に規定されるＳＵＳ３０４ＴＰが一般的である。これらの従来のＳＵＳ管等の外側面のＲａは２５を超える。そのため、従来のＳＵＳ管等を用いる場合には、そのＲａを低減させるために、別途、加工する必要がある。この加工としては、例えば、酸洗い、潤滑処理を伴った冷間引抜加工、サンドペーパー等を用いた研磨などが挙げられる。
【００１４】
小さな液滴を形成するために、ノズル先端の切断面も平滑であることが好ましい。平滑な切断面を有するノズル先端の形成法としては、例えば、レーザー切断による方法、チューブカッターによって切断した後、切断面を研磨する方法などが挙げられる。より平滑な切断面が得られることから、レーザー切断による方法が好ましい。
【００１５】
本発明のノズルは、注射針のように、先端が斜めに形成されていてもよい。本発明のノズルの先端角度は、好ましくは１０〜８０度、より好ましくは１０〜７０度である。このような先端角度にすることによって、液状物をより小さな液滴として添加することができる。なお、ノズルの先端角度は、図１で示される角度である。
【００１６】
本発明のノズルの外径は、好ましくは１．０〜１５ｍｍ、より好ましくは１．０〜１０ｍｍ、さらに好ましくは１．０〜５．０ｍｍである。その内径は、好ましくは０．５〜４ｍｍ、より好ましくは０．５〜３ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜２ｍｍである。その肉厚は、好ましくは０．２５〜５ｍｍ、より好ましくは０．２５〜４ｍｍ、さらに好ましくは０．２５〜３ｍｍである。
【００１７】
本発明のノズルを用いて液状物を添加する際の温度（添加温度）は、添加される物質の融点以上でその粘度に応じて決定される。前記添加温度での液状物の粘度は、好ましくは１〜１０００ｃｐ、より好ましくは１〜１００ｃｐである。前記添加温度での液状物の表面張力は、好ましくは１〜５００ｍＮ／ｍ、より好ましくは１〜１００ｍＮ／ｍである。前記添加温度での液状物の粘度および表面張力は、後述の実施例に記載する方法によって測定することができる。
【００１８】
本発明は、上述のノズルを備えた押出機も提供する。本発明の押出機において、上述のノズルは、通常、その長手方向が略鉛直になるように設置される。本発明において押出機に特に限定は無く、例えば、樹脂の分野で周知の押出機を用いることができる。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２０】
実施例１
外径３．１８ｍｍ、内径１．７８ｍｍである冷間引抜加工方法で成形されたステンレススチール製チューブの先端をレーザー切断して、先端角度が３０度であるノズルを製造した。次いで、このノズル先端部分の外側面を、金属材料用サンドペーパー（＃１０００）で加工して、先端から長さ１０ｍｍまでの範囲の外側面のＲａを２０．２５にした。
【００２１】
実施例２
外径３．１８ｍｍ、内径１．７８ｍｍであるステンレススチール製チューブの先端をレーザー切断して、先端角度が９０度であるノズルを製造した。次いで、実施例１と同様にノズル先端部分の外側面を加工して、先端から長さ１０ｍｍまでの範囲の外側面のＲａを２０．３０にした。
【００２２】
実施例３
外径３．１８ｍｍ、内径１．７８ｍｍであるステンレススチール製チューブの先端をチューブカッターで切断した後、切断面を研磨して、先端角度が３０度であるノズルを製造した。次いで、実施例１と同様にノズル先端部分の外側面を加工して、先端から長さ１０ｍｍまでの範囲の外側面のＲａを２０．２５にした。
【００２３】
比較例１
外径３．１８ｍｍ、内径１．７８ｍｍである熱間加工方法で成形されたステンレススチール製チューブの先端をレーザー切断して、先端角度が３０度であるノズルを製造した。次いで、このノズル先端部分の外側面を金属材料用サンドペーパー（＃２５０）で加工して、先端から長さ１５ｍｍまでの範囲の外側面のＲａを１２５．３にした。
【００２４】
なお、未加工のステンレススチール製ノズルには局所的な凹凸があるため、外側面のＲａの測定値が定まらない。具体的には、サンドペーパー加工前の比較例１のノズル先端部分の外側面のＲａは、１２５．５、３２０．３、２５０．５などのように測定毎に変化した。そこで局所的な凹凸を無くしてＲａをそろえるために、比較例１では、金属材料用サンドペーパー（＃２５０）を用いて、そのノズル先端を加工した。
【００２５】
比較例２
外径３．１８ｍｍ、内径１．７８ｍｍであるステンレススチール製チューブの先端をチューブカッターで切断した後、切断面を研磨して、先端角度が９０度であるノズルを製造した。次いで、比較例１と同様にノズル先端部分の外側面を加工して、先端から長さ１５ｍｍまでの範囲の外側面のＲａを１２５．３にした。
【００２６】
比較例３
外径３．１８ｍｍ、内径１．７８ｍｍであるステンレススチール製チューブの先端をレーザー切断して、先端角度が９０度であるノズルを製造した。次いで、比較例１と同様にノズル先端部分の外側面を加工して、先端から長さ１５ｍｍまでの範囲の外側面のＲａを１２５．５にした。
【００２７】
（Ｒａの測定）
実施例１〜３で製造したノズルの外側面のＲａは、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製の小形表面粗さ測定器（ＳＪ−３１０タイプ）を、測定範囲１００μｍ／分解能０．００６μｍの条件で使用して測定した。
比較例１〜３で製造したノズルの外側面のＲａは、前記の小形表面粗さ測定器を、測定範囲３６０μｍ／分解能０．０２μｍの条件で使用して測定した。なお、Ｒａが１００μｍを超える場合、実施例１〜３の上記条件（測定範囲１００μｍ／分解能０．００６μｍ）でＲａを測定すると、レンジオーバーとなり、測定精度が得られないため、比較例１〜３では、実施例１〜３とは異なる条件でＲａを測定した。
【００２８】
（液状物の滴下実験）
ギアポンプ（協和ファインテック社製：ＣＤＳ−１８−０．５×１）を用いて、２０℃の液状物１または１１５℃の液状物２を約０．５ｇ／分の速度で供給し、実施例１〜３および比較例１〜３で製造したノズルから滴下させ、滴下数および滴下量のバラツキを、後述するようにして測定した。これらの結果を表１に示す。
【００２９】
（１）滴下数
１分間に滴下した液滴の数を目視でカウントした。
【００３０】
（２）滴下量のバラツキ
１分間に滴下した液状物の総重量を計測した。この計測を３０回繰り返して、１分間に滴下した液状物の総重量の平均値を算出し、実験データ中の液状物の総重量の最大値と平均値との差の絶対値および最小値と平均値との差の絶対値を算出し、これら二つのうちで大きい方の絶対値および平均値を用いて、滴下量のバラツキ（即ち、大きい方の絶対値×１００／平均値）を算出した。
【００３１】
また、この実験では、以下の液状物１および２を使用した。
液状物１（水、２０℃での粘度：１ｃｐ、２０℃での表面張力：約７０ｍＮ／ｍ）
液状物２（添加剤の溶融物、１１５℃での粘度：８ｃｐ、１１５℃での表面張力：約５０ｍＮ／ｍ）
液状物１および２の粘度は、回転型粘度計（Ｂ型粘度計）を用いて、ビーカー中に入れた液状物を伝熱ヒーターで液状物１を２０℃に、液状物２を１１５℃に加熱した状態で測定した値である。液状物１の表面張力は、ペンダントドロップ法による２０℃での測定値である。液状物２の表面張力は、ビーカー中に入れた液状物２を伝熱ヒーターで１１５℃に加熱した状態で、プレート法を用いて測定し、計算して得られた値である。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、ノズル先端部分の外側面のＲａが２５以下である実施例１〜３のノズルでは、比較例１〜３のノズルに比べて、バラツキを抑えながら、数多くの小さな液滴を滴下できる。このことから、本発明のノズルは、液状物の微量添加に優れていることが分かる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ノズル
２  先端角度
【図１】
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