ディスペンサー技術ガイド
ディスペンサー技術ガイド
この記事は、工業用ディスペンサーを使用している製造業や研究開発現場の技術者、品質管理担当者、設備導入を検討している方々に向けて執筆しています。
シリンジ・ピストンを用いた塗布で低粘度液剤の安定した吐出を実現するための秘訣をわかりやすく解説します。
これからディスペンサーの性能向上や生産性アップを目指す方に最適な情報を提供します。
シリンジとは、液剤を入れるための容器で、ピストンとは、液剤を正確に吐出するためにシリンジ内部に挿入される部品です。シリンジはバレルとも呼ばれ、ピストンはプランジャーと呼ばれることもあります。
ピストンはシリンジの中で液剤と空気の間に位置し、圧力を均一に伝えることで、液剤の安定した吐出を実現します。
また、液剤の無駄や液だれを防ぐ役割も担っており、精密な塗布作業や微量吐出が求められる現場では欠かせない存在です。
シリンジ・ピストンの材質や形状によって、対応できる液剤の種類が大きく変わるため、用途に応じた選定も重要です。
また、シリンジの内径にマッチしたピストンを選定することも非常に重要です。タイプの違うシリンジに無理に違うタイプのピストンを使用することは、シリンジ・ピストンが本来持っている吐出性能を十分に発揮できません。
低粘度液剤を対象としたときのシリンジとピストンの役割については以下があります。
それぞれの役割について解説していきます。
「液漏れ」は、主に低粘度の液剤で発生します。シリンジは液剤を貯蔵する容器であり、ピストンはその内部で液剤を押し出す役割を担います。ピストンがシリンジ内壁に密着することで、液剤が漏れ出ることを防ぎます。
例をあげるとすれば、コップの中にストローを入れ、上端を指で密閉したまま引き上げると、ストロー内の水が落ちずに保持される現象が起こります。
これは、ストローの上端が密閉されることで内部の空気が外部と遮断され、ストロー内部の気圧が大気圧より低くなるためです。内部の気圧と水柱の重さを合わせた力よりも、外側から作用する大気圧の方が大きい状態が維持されることで、水は重力に逆らって落下せず、その位置に留まり保持されることにより起こる現象です。
ストローの上端を指で密閉したまま引き上げると中の水が落ちずに保持されます。
シリンジがストロー、ピストンが押さえる指と同じ役割を担います。
“ストロー”は「シリンジ」を指し、“押さえる指”は「ピストン」を表しています。低粘度の液剤をシリンジに入れている時に、シリンジとピストンの密着性が不十分だと圧力差が無くなり液漏れが発生します。
密着の程度にもよりますが、ノズルの先端からジワッと液が漏れてくる場合はシリンジとピストンの密着性を確認する必要があります。
密着性が悪い状況には、いくつかの原因が考えられます。
以下は一例です。
上記のことを留意して液漏れの無いシリンジ・ピストンを供給できるメーカーを選定して購入することが大切です。
シリンジに対してピストンが小さく密着度合いが悪い。
シリンジにテーパーがかかっていてピストンとの密着度合いが場所によって異なる。
シリンジとピストンが使い始めから終わりまで一貫して“絶妙な密着性”を保っていれば、安定した吐出が可能になります。
成形工程では抜きテーパーとしてシリンジの内壁にテーパーがかかっているものがあります。このような形状だと、シリンジ上部ではピストンとの密着性が弱く、シリンジ下部にピストンが移動するにつれてだんだんとキツクなっていきます。
安定した同じ圧力で吐出をしても、ピストンの摩擦具合が変わるために吐出量がだんだんと少なくなってきます。こうなると安定吐出は難しく、都度吐出量の調整を行う必要が出てきます。
コントローラで補正をする機能もありますが、その前にまずは安定吐出に適した形状で成形されていることが重要です。
たかがシリンジ容器、ピストンは単なる落し蓋と思うかもしれませんが、低粘度の液剤をその容器に入れてピストンで蓋をしてみるとその選定が非常に重要であることに気が付きます。
密閉性が悪いために思いもよらない場所で液漏れしてしまったり、待機中に液がぽたぽたと落ちてしまうことが起こります。現場が汚れるだけでなく、生産性にも大きく影響を及ぼします。
そのようなことに気を配りながら生産をしていることは、大きなロスとなって跳ね返ってきます。メカ的な機構のバルブに変更をすることも手ではありますが、液剤の交換の容易さというシリンジのメリットもありますので、一度シリンジとピストンを見直して生産改善を行うこともお勧めします。
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