WO2016139943A1 - ノズル - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a nozzle that is provided in, for example, a dispensing part of an eye drop container for eye drops and can drop liquid in a container little by little.
- an eye drop container or the like is provided with a nozzle at a dispensing portion so that a liquid (eye drop) in the container can be dropped little by little.
- the human eye usually has a volume for holding about 20 ⁇ l of tear fluid, but with a conventional eye dropper nozzle, the drop volume of one drop is generally about 30-40 ⁇ l.
- the drop volume of one drop is generally about 30-40 ⁇ l.
- Patent Document 1 discloses that a drop amount of one drop is about 5 to about 5 to 2.5 mm by providing a needle portion having an outer diameter of 0.5 mm or more and 2.5 mm or less at the tip of a dispensing nozzle for dropping eye drops from a container.
- An “eye drop container” that can be about 25 ⁇ l has been proposed.
- a liquid-repellent substance is applied to the nozzle tip sealing portion inside the cap of the chemical solution container, and when the cap is closed, the liquid-repellent substance is transferred to the nozzle side.
- a “liquid container with a water repellency on the nozzle” that allows the tip of the nozzle to have liquid repellency so that the amount of one drop can be controlled.
- the present invention has been proposed in order to solve the problems of the conventional techniques as described above, and it is possible to reduce the amount of dripping in an eye drop container and to reduce dripping and remaining liquid on the nozzle top surface. Prevents contamination of the tip of the nozzle, contamination from foreign matter and microorganisms due to liquid return from the nozzle to the container body, and no problems such as deterioration of dripping performance due to repeated use, stable without dripping variation It is an object of the present invention to provide a nozzle suitable for an eye drop container that can reliably drop a small amount of liquid and can reliably protect the tip of the nozzle with a cap.
- the nozzle of the present invention is a nozzle formed of a plastic molded body made of a non-fluorinated resin, and fluorine atoms are contained in the molecular chain of the non-fluorinated resin constituting the plastic molded body. Is built in.
- the nozzle of the present invention is a nozzle for dropping droplets, and the tip surface of the nozzle is a first surface located on the nozzle center side and a first surface continuous with the outer peripheral side of the first surface. And the first surface and the second surface are composed of surfaces having different surface free energies.
- the present invention it is possible to reduce the amount of dripping in an eye drop container, to prevent dripping and remaining liquid on the nozzle top surface, contamination of the nozzle tip, foreign matter due to liquid return from the nozzle into the container body, There is no contamination with microorganisms, and it is possible to prevent problems such as deterioration in dropping performance even by repeated use. Further, there is no variation in the amount of dripping, and a stable small amount of dripping can be performed reliably, and the nozzle tip can be reliably protected by the cap. Thereby, for example, a nozzle suitable for an eye drop container can be realized.
- the nozzle which concerns on 1st embodiment of this invention is shown, (a) is sectional drawing of the whole container for eye drops, (b) is an expanded sectional view of the front-end
- the nozzle which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown, (a) is sectional drawing of the whole eye drop container, (b) is an expanded sectional view of the front-end
- (B) is a case where the area of the first surface is enlarged by increasing the thickness of the cylindrical portion constituting the first dripping portion shown in (a).
- (C) is a case where the side surface of the first dropping portion shown in (b) is liquid-repellent processed in the same manner as the second surface.
- (D) is a case where the first / second surface is formed without projecting the first dropping portion from the tip of the second dropping portion.
- (E) is a case where the tip of the first dropping part shown in (a) is tapered and the first surface is inclined in the dropping direction.
- (F) is a case where the tip of the first dripping portion shown in (a) is formed in a trumpet shape to enlarge the area of the first surface and project to the second surface side.
- FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an embodiment of the first / second surface of the nozzle tip portion according to the second embodiment of the present invention, following FIG. 5.
- A is a case where the first drop part chamfered on the inner surface of the tip part is arranged without protruding from the tip of the second drop part, and the chamfered part is configured as the first surface.
- FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a contact pattern of a droplet on the rough surface shown in FIG. 7 using a Cassie-Baxter model and a Wenzel model. It is explanatory drawing which expands and shows the other form of the rough surface formed in the surface of the front-end
- the cap which covers the nozzle which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown, (a) is principal part sectional drawing of the container for eye drops which attached the cap, (b) is an expanded sectional view of the nozzle front-end
- FIG. The other form of the cap which covers the nozzle which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown, (a) is principal part sectional drawing of the eye drop container which removed the cap, (b) is the principal of the eye drop container which attached the cap. (C) is an expanded sectional view of the nozzle tip portion of the cap shown in (b).
- the further another form of the cap which covers the nozzle which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown, (a) is principal part sectional drawing of the eye drop container with which the cap was mounted
- It is explanatory drawing which shows typically the manufacturing method of the nozzle which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is a case where general injection molding is used, (b) is injection compression molding or heat & cool type injection molding. Is used. It is explanatory drawing which shows typically the method of the fluorine plasma etching process for roughening the front-end
- FIG. 2 is a plan view of a tip portion when a levee portion is provided around the nozzle opening according to the first embodiment of the present invention and a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG.
- the case (b) also shows the case where no bank is provided. It is a fragmentary sectional view of a nozzle in the case of providing a meat pool part in the outer edge of the tip part of a nozzle concerning a first embodiment of the present invention, and (a) is the shape of a meat pool part with respect to the top surface of a nozzle tip part. In the case of overhang, (b) shows the case where the shape of the reservoir is slanted with respect to the top surface of the nozzle tip, and (c) shows the nozzle not provided with the reservoir.
- ing It is a fragmentary sectional view of a nozzle in the case of providing a meat pool part in the outer edge of the tip part of a nozzle concerning a second embodiment of the present invention, and (a) is a shape of a meat pool part with respect to the top surface of a nozzle tip part. In the case of overhang, (b) shows the case where the shape of the reservoir is slanted with respect to the top surface of the nozzle tip, and (c) shows the nozzle not provided with the reservoir. ing. It is principal part sectional drawing of a nozzle for demonstrating the liquid run-off performance at the time of providing the slant-shaped meat reservoir part in the outer edge of the front-end
- FIG. 1 shows the nozzle which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is sectional drawing of the whole eye drop container, (b) is an expanded sectional view of the front-end
- FIG. 2 shows a nozzle according to a second embodiment of the present invention, (a) is a sectional view of the whole eye drop container, and (b) is an enlarged sectional view of a tip portion of the nozzle shown in (a).
- the nozzle according to the embodiment of the present invention constitutes a nozzle 10 serving as a spout for an eye drop container 1 for eye drops.
- the eye drop container 1 includes a container main body 2 capable of containing and storing a liquid serving as eye drops inside, and a liquid protrusion protruding from substantially the center of the upper surface of the container main body 2 (the bottom surface when using the drop).
- the nozzle 10 (10A, 10B) used as the extraction means is provided.
- the container main body 2 and the nozzle 10 communicate with each other, and the eye drops stored in the container main body 2 are poured out and dripped from the opening at the tip of the nozzle 10 to the outside of the container.
- the nozzle 10 (10A, 10B) according to the embodiment of the present invention is formed separately from the container body 2 as shown in FIGS.
- the ophthalmic container 1 is configured by being inserted and fitted into the part and integrated with the container body 2.
- the nozzle 10 is formed in a cylindrical shape, for example, and communicates with the liquid storage space of the container body 2. Then, liquid is poured out and dropped from the inside of the container body 2 through the opening at the tip of the cylindrical nozzle 10.
- a cap 20 described later is detachably mounted on the container body 2 including the nozzle 10 (see FIGS. 11 to 15).
- the nozzle 10 is covered, the inside of the container body 2 is sealed, and the tip of the nozzle 10 is protected.
- the surface of the protruding portion of the container body 2 to which the nozzle 10 is mounted is provided with a screw structure that is screwed together with the inner surface of the cap 20, and the cap 20 is screwed into the container body 2.
- the container body 2 is hermetically sealed with the cap 20 attached.
- the side surface portion 12A continuous to the tip portion 11A of the nozzle 10A is formed in a tapered shape that is inclined toward the tip portion 11A.
- the side surface 12A is brought into contact with and pressed against the liner 21 on the inner surface of the cap 20, so that the container body 2 is sealed.
- the side surface portion 12Bb of the second dripping portion 12B constituting the tip portion of the nozzle 10B is formed in a tapered shape inclined toward the tip portion.
- the side surface portion 12Bb of the second dripping portion 12B and the tip (first surface 11Ba) of the first dripping portion 11B are brought into contact with and pressed against the liner 21 on the inner surface of the cap 20, and the container The main body 2 is sealed. Details of the cap 20 will be described later with reference to FIGS.
- the container body 2 and the nozzle 10 are formed of a predetermined plastic material including the cap 20 described later.
- the plastic material for forming the container body 2 and the nozzle 10 is not particularly limited, and is similar to known ophthalmic containers and plastic bottles.
- Various thermoplastic resins for example, olefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyethylene terephthalate, etc. It can form with the polyester resin represented by (PET).
- PET polyester resin represented by
- a rough surface 100 made of an uneven surface is formed on the surface of the nozzle tip (tip 11A, second surface 12Ba) (FIGS. 7 to 10). From the viewpoints of shape stability and strength of the concavo-convex surface 100, it is preferable to employ polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene which are non-fluorine resins.
- the container body 2 and the nozzle 10 can be formed using a known technique such as injection molding.
- the container main body 2 and the nozzle 10 are formed as separate bodies (separate parts), the container main body 2 can also be formed of a non-plastic material such as glass or metal.
- the container body 2 and the nozzle 10 can be integrally configured by integral molding such as a blow fill seal molding method. A method for forming the nozzle 10 according to the present embodiment will be described later with reference to FIGS.
- FIGS. 3A and 3B are explanatory views schematically showing the state of the droplets of the nozzle depending on the presence or absence of the liquid repellent process.
- FIG. 3A shows the case of the nozzle without the liquid repellent process, and FIG. Is the case.
- the liquid repellency of the surface is “low”. For this reason, the liquid droplets poured out from the nozzle adhere to the surface of the nozzle tip and spread, and spread in a substantially hemispherical shape. And if the liquid spread at the tip of the nozzle does not detach from the nozzle surface unless it becomes a considerable amount, as a result, a larger amount of droplets than the desired droplet is dropped and the inner diameter of the nozzle expands so that it can be ignored. Depending on the inner diameter of the nozzle, it is difficult to control the droplet amount.
- FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing variations in the amount of dripping in a nozzle having a liquid repellent finish on the tip surface.
- a droplet dropped from a nozzle having a liquid-repellent finish on the tip surface becomes a sphere at the center of the opening at the tip of the nozzle, and the droplet has a constant weight. When it reaches the point, it comes off the tip of the nozzle and drops and drops.
- the liquid repellency of the nozzle surface subjected to the liquid repellency is uneven, the liquid droplets ejected from the nozzle move to the lower liquid repellency side, for example, as shown in FIG. In other words, the state is deviated from the center of the nozzle opening. In such a state, since the droplets are larger than in the normal case, the amount of the dropped droplets is also larger than in the original normal case. Further, when the liquid is poured out from the nozzle, so-called air entrapment, in which bubbles are generated and mixed in the liquid, may occur. When such air is caught, the liquid ejected from the nozzle is separated into a plurality of liquid droplets having different liquid amounts as shown in FIG. 4C, for example. May be dripped separately or integrally, resulting in a dripping amount different from the normal normal case.
- the liquid droplet is formed and guided at the center of the opening of the nozzle tip, and the liquid droplet is prevented from being poured out to a biased position on the nozzle tip surface. Etc., it is possible to prevent the liquid droplets from being separated and poured out. For this reason, there is no unevenness or dispersion of droplets as shown in FIGS. 4B and 4C, and it is possible to dispense and drop a desired amount of droplets more reliably and stably. Become.
- the tip of the nozzle 10 is provided with a predetermined liquid repellent processing / liquid repellency structure on the tip of the nozzle 10 for pouring the liquid from the container body 20.
- the liquid repellency of the surface is enhanced.
- the liquid repellent bias is positively created so that the liquid droplets are always in the center of the nozzle 10.
- a surface having a lower liquid repellency than the surface of the liquid-repellent processed nozzle is provided at the center of the nozzle.
- the nozzle 10 of the present invention can be implemented as a nozzle 10A according to the first embodiment and a nozzle 10B according to the second embodiment as shown below (see FIGS. 1 and 2).
- the surface of the tip portion 11A of the nozzle 10A is fluorinated and roughened by a predetermined method.
- fluorine atoms are incorporated in the molecular chain of the non-fluorinated resin constituting the plastic molded body.
- the tip portion 11A of the nozzle 10A thus fluorinated can be roughened as necessary.
- the liquid repellency of the nozzle 10A can be improved (see FIGS.
- the amount of liquid dispensed from the nozzle 10A can be arbitrarily set by preventing the eye drops) from getting wet in a wide range with respect to the tip portion 11A of the nozzle 10A and adjusting and setting the inner diameter of the opening 11Aa.
- the tip portion 11A of the nozzle 10A is fluorinated and roughened, whereby the tip portion 11A of the nozzle 10A that discharges the liquid from the container body 20 has a predetermined liquid repellent finish / repellency.
- a liquid structure is imparted.
- the principle of operation of the liquid repellent structure by fluorination and roughening of the tip portion 11A of the nozzle 10A according to this embodiment will be described later with reference to FIGS.
- the liquid repellent nozzle 10A by increasing the liquid repellency of the nozzle 10A in this way, it becomes possible to dispense and drop a desired amount of liquid (for example, 10 ⁇ l or less) according to the inner diameter of the opening 11Aa of the nozzle 10A.
- the liquid repellent nozzle 10A is protected by a cap 20, which will be described later, so that the roughened structure of the tip portion 11A of the nozzle 10A is not damaged or deteriorated. ing.
- the tip portion 11A of the nozzle 10A is preferably fluorinated and the surface of the tip portion 11A is roughened to improve the liquid repellency.
- the liquid repellent performance can be imparted to the nozzle 10A made of a non-fluorine resin.
- the plasma treatment (see FIG. 20) for fluorinating the tip portion 11A has a very strong attack, and the surface of the tip portion 11A of the nozzle 10A is finely uneven by the plasma treatment. Is formed and roughened. Therefore, the nozzle 10A according to the present embodiment is not limited as long as the tip portion 11A is at least fluorinated, and if necessary, the surface of the tip portion 11A may be further roughened.
- the nozzle 10B according to the second embodiment is substantially the same as the nozzle 10A of the first embodiment described above with respect to the basic configuration, material, and the like. And the nozzle 10B which concerns on 2nd embodiment differs in the structure of the nozzle tip from 10 A of nozzles of 1st embodiment. That is, the nozzle 10B according to the second embodiment includes a first surface 11Ba whose tip portion surface is located on the nozzle center side, and a second surface 12Ba that is continuous with the outer peripheral side of the first surface 11Ba.
- the first surface 11Ba and the second surface 12Ba are composed of surfaces having different surface free energies. Specifically, the second surface 12Ba has higher liquid repellency than the first surface 11Ba. It has become.
- the nozzle 10 ⁇ / b> B is configured by combining a first dropping unit 11 ⁇ / b> B and a second dropping unit 12 ⁇ / b> B that are formed separately.
- the second dropping portion 12B constitutes the main body of the nozzle 10B
- the first dropping portion 11B is formed at the center of the tip of the second dropping portion 12B. Is provided with an opening (through hole) into which is inserted and fitted.
- tip part surface of this 2nd dripping part 12B is 2nd surface 12Ba.
- the first dripping portion 11B is formed of a hollow cylindrical member that is inserted and fitted into a through hole at the center of the second surface 12Ba of the second dripping portion 12B.
- the first dripping portion 11B is a container body. 2 constitutes a nozzle opening through which the liquid stored in 2 can pass and drop. And the front-end
- the 2nd dripping part 12B and the 1st dripping part 11B are united, and comprise the nozzle 10B.
- tip part of these 1st dripping part 11B and the 2nd dripping part 12B comprises 1st surface 11Ba and 2nd surface 12Ba, 1st surface 11Ba and 2nd surface 12Ba
- the surface 12Ba has a different surface free energy. If the surface free energy of the solid is larger than the surface free energy of the liquid, the liquid is easily wetted with the solid, and conversely, if the surface free energy of the solid is small, the liquid is difficult to wet with the solid, It exhibits liquid repellency.
- the liquid repellency changes depending on the surface free energy of the solid.
- the different surface free energies of the first surface 11Ba and the second surface 12Ba (giving liquid repellency) are as described above with reference to FIGS. 3 and 4 and the operation principle of the liquid repellent structure. This will be described later with reference to FIGS.
- the nozzle 10B according to the second embodiment includes the first surface 11Ba positioned on the nozzle center side and the second surface 12Ba continuous to the outer peripheral side of the first surface 11Ba. It has two types (two stages) of surface configurations, and the first surface 11Ba and the second surface 12Ba have different surface free energies, that is, the second surface 12Ba is higher in liquid repellency than the first surface 11Ba. It is comprised so that it may have property.
- the first surface 11Ba of the two surfaces constituting the tip surface of the nozzle 10, the first surface 11Ba and the second surface 12Ba is changed.
- the nozzle 10B is configured such that the high-energy surface and the second surface 12Ba are low energy surfaces, and the liquid repellency of the second surface 12Ba is higher than that of the first surface 11Ba.
- the first surface 11Ba can be configured to satisfy ⁇ E ⁇ 90 ° with respect to the target liquid
- the second surface 12Ba can be configured to satisfy ⁇ E ⁇ 90 °. .
- the first surface 11Ba is constituted by, for example, the bulk plastic resin (low liquid repellency) surface as it is, and the second surface 12Ba is the first embodiment.
- the surface of the tip portion of the nozzle 10B can be formed into a surface (high liquid repellency) by surface treatment, for example, fluorination treatment or roughening treatment by a predetermined method.
- the surface of a plastic resin that has not been subjected to any surface treatment is such that the above-mentioned “contact angle” is ⁇ E ⁇ 90 ° with respect to a liquid containing a surfactant or oil and fat such as eye drops, and the liquid repellency is “ Low "(high energy with high wettability) surface.
- the “contact angle” becomes ⁇ E ⁇ 90 ° on the surface of “high” liquid repellency (low energy with low wettability). It can be modified.
- the liquid repellency of the first surface 11Ba is “low” (surface free energy is high), and the liquid repellency of the second surface 12Ba is “ Can be “high” (low surface free energy).
- the second surface 12Ba having “high” liquid repellency is formed of, for example, a plastic molded body made of a non-fluorine resin, like the nozzle 10A according to the first embodiment.
- the surface of the tip portion of the nozzle 10B can be fluorinated by incorporating fluorine atoms into the molecular chain of the non-fluorine resin constituting the plastic molded body.
- the second surface 12Ba of the nozzle 10B so fluorinated can be roughened as required. In this way, by fluorinating and roughening the second surface 12Ba at the tip of the nozzle 10B, the liquid repellency is improved as compared with the first surface 11Ba on the center side of the nozzle 10B.
- the liquid droplets When the liquid (eye drops) is dispensed from 2, the liquid droplets can be guided so as to be formed only by the first surface 11Ba, and the dispensed liquid gets wet extensively to the second surface 12Ba side. It becomes possible to prevent spreading. Therefore, by adjusting and setting the inner diameter of the opening of the nozzle 10B and the surface area and shape of the first surface 11Ba, it is possible to arbitrarily and smallly set the amount of liquid dispensed from the nozzle 10B.
- the nozzle 10B according to the second embodiment has the first surface 11Ba whose tip surface is located on the nozzle center side, and the second surface 12Ba that is continuous with the outer peripheral side of the first surface 11Ba.
- the second surface 12Ba has higher liquid repellency than the first surface 11Ba.
- the nozzle 10B is constituted by two members of the first dropping part 11B and the second dropping part 12B, and the surface of the first dropping part 11B is the first surface 11Ba.
- the surface of the second dropping portion 12B is the second surface 12Ba, and only the second surface 12Ba is subjected to a predetermined water-repellent process so that it has higher liquid repellency than the first surface 11Ba. is there.
- the inner diameter of the opening of the nozzle 10B and the first surface 11Ba are provided.
- a desired drop amount for example, 10 ⁇ l or less
- the nozzle 10B having the first / second surfaces 12Ba and 12Ba as described above is protected by a cap 20 to be described later, and droplet processing / droplet on the second surface 12Ba of the nozzle 10B is performed. The structure is not damaged or deteriorated.
- the tip of the nozzle 10B may be fluorinated and the surface thereof may be roughened. It is preferable because liquid repellency is improved. However, if the tip of the nozzle 10B is at least fluorinated, the liquid repellency can be imparted to the nozzle 10B made of a non-fluorine resin. Further, as will be described later, the plasma treatment for fluorinating the tip surface (see FIG. 17) has a very strong attack, and the plasma treatment causes fine irregularities on the surface of the tip of the nozzle 10B. Formed and roughened. Therefore, as for the nozzle B of the second embodiment, it is sufficient that the second surface 12Ba is at least fluorinated, and if necessary, the surface of the tip portion may be further roughened.
- FIGS. 5 and 6 are explanatory views schematically showing embodiments of the first / second surface of the nozzle tip portion of the nozzle 10B according to the second embodiment of the present invention.
- first as a basic configuration, a cylindrical first dropping portion 11B and a second dropping portion 12B disposed on the outer periphery thereof.
- the tip (first surface 11Ba) of the first dropping part 11B can be configured to protrude from the tip (second surface 12Ba) of the second dropping part 12B.
- the 1st dripping part 11B (1st surface 11Ba) will protrude and exist in the opening outer periphery of the nozzle 10B, and the 2nd surface 12Ba is more water-repellent than the 1st surface 11Ba. Since the droplets poured out from the nozzle 10B do not come into contact with the second dropping portion 12B (second surface 12Ba), the surface of the first dropping portion 11B that protrudes (the first surface 11Ba) is high. ) Is formed and guided so as to be in contact with only.
- the droplets are separated and dispersed on the second surface 12Ba side.
- the liquid droplets are always guided to be formed at the center of the opening of the nozzle 10B, and the liquid can be surely and stably dispensed / dropped without causing any deviation or dispersion of the liquid droplets.
- the cylindrical portion constituting the first dropping portion 11B (first surface 11Ba) is made thicker than the basic configuration as described above. it can.
- the area of the first surface 11Ba having low liquid repellency (high wettability) can be made larger (wider), and the droplet can be guided more reliably to the center of the nozzle.
- a large droplet can be formed.
- the side surface of the first dripping portion 11B protruding from the second dripping portion 12B has a predetermined repellency similar to the second surface 12Ba.
- Liquid processing can also be performed.
- the liquid droplets are also repelled from the side surface of the first dropping part 11B from which the liquid droplets protrude, so that the liquid droplets can be more reliably transferred to the second surface as compared with the case of FIG. It can be formed by inducing liquid repellency and separation from 12Ba and guiding it to the center of the nozzle.
- the first dripping portion 11B does not protrude from the tip (second surface 12Ba) of the second dripping portion 12B. It is also possible to configure the surface 12Ba so as to be substantially “level”. In this case as well, the liquid droplets are dropped into the second dripping portion 12B (second energy level) due to the high liquid repellency (low energy surface) of the second surface 12Ba and the high wettability (high energy surface) of the first surface 11Ba. Without being moved to the surface 12Ba) side of the first dripping portion 11B, the surface can be formed and guided only in contact with the surface portion (first surface 11Ba). Further, in this case, since the first drop portion 11B does not protrude, the sphere of the droplet is prevented from spreading greatly, and the liquid amount is smaller and smaller than in the case of FIG. Liquid droplets.
- the cross-sectional shape of the surface portion (first surface 11Ba) of the first dropping portion 11B including the nozzle center line is a rectangular shape.
- the first surface 11Ba is tapered in a dropping direction by tapering the tip of the first dropping part 11B into a tapered shape. be able to.
- the area of 1st surface 11Ba comprised by the front end surface of 1st dripping part 11B can be made small compared with the case of Fig.5 (a) and (b), and 1st
- the formed droplet can be formed with a smaller sphere and a smaller amount of liquid.
- the area of the first surface 11Ba constituted by the tip surface of the first dropping part 11B can be formed larger than the case shown in FIGS. 5 (a) to 5 (e).
- the tip of the first dropping part 11B is formed so as to spread in a trumpet shape, and the first surface 11Ba is formed into a tapered shape that expands in the dropping direction.
- One surface 11Ba can be made larger and wider. In this way, the area of the first surface 11Ba constituted by the tip surface of the first dropping part 11B can be made larger than in the case of FIGS.
- first / second surfaces 11Ba and 12Ba as described above may be constituted by, for example, FIG.
- the first surface 11Ba projecting into the nozzle can be formed together with the second surface 12Ba at the tip of the second dropping portion 12B.
- the first surface 11Ba protruding integrally from the tip opening of the second dropping part 12B is naturally formed when an opening (through hole) is drilled in the second dropping part 12B by a drill or the like, for example. It can also be formed by “burrs” (see FIG. 4D), and can also be formed by injection molding.
- the first surface 11Ba is not limited to the case where the first surface 11Ba is formed to protrude from the tip of the second dropping portion 12B, but the first surface 11Ba is formed as in the case shown in FIG.
- the first / second surfaces 11Ba and 12Ba can be integrally formed of the same parts, so that the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
- the first dropping part 11B is a tubular body as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (g).
- a means capable of dropping liquid by a capillary phenomenon such as a fiber member or a non-woven fabric may be configured as the first dropping portion 11B.
- the 1st dripping part 11B which comprises the nozzle 10 which concerns on this embodiment is specifically limited to a cylindrical body or a tubular body, as long as the liquid in the container main body 2 can be dripped by predetermined amount from a nozzle front-end
- the 1st dripping part 11B is made not to protrude from the front-end
- 1st surface 11Ba is It can also be configured to have a “chamfered” shape recessed in a tapered shape inside the second surface 12Ba. This can be formed, for example, by inserting the first dropping portion 11B whose end inner surface is chamfered into a taper shape into the second dropping portion 12B having the second surface 12Ba.
- the liquid droplets dispensed from the nozzle 10 do not contact the second dripping portion 12B (second surface 12Ba), and the surface of the first dripping portion 11B that is recessed in a tapered shape. Only the (first surface 11Ba) is brought into contact, and the liquid droplets can be guided to the center of the opening of the nozzle 10 to perform reliable and stable dispensing / dropping.
- the chamfered first surface 11Ba is formed.
- the first / second surfaces 11Ba and 12Ba can be configured only by the second dripping portion 12B, and the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
- the insertion step of the first dripping portion 11B and the positioning operation of the first / second surfaces 11Ba, 12Ba are not required, and the second dripping portion 12B in which the second surface 12Ba has been formed in advance is used. Since the first surface 11Ba can be formed simply by chamfering the inner surface of the end portion of the opening, the working process can be greatly simplified and facilitated.
- a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE)
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the contact angle of PTFE with water is about 115 ° at most, and liquid repellency is not exhibited with respect to a liquid containing a substance having a low surface tension such as alcohol or oil.
- the fluorine-containing resin is very expensive and difficult to mold, there is a problem that its use and the like are very limited. For this reason, it becomes a subject to improve liquid repellency about the plastic molded object formed using non-fluorine-type resin which does not contain fluorine, such as polyolefin and polyester.
- a means for providing a liquid repellent film on the surface of a nozzle or the like, and a means for forming irregularities are conceivable.
- the liquid repellency can be improved by providing a liquid repellent thin film (for example, a film containing a compound or resin containing fluorine or silicon) on the surface.
- a liquid repellent thin film for example, a film containing a compound or resin containing fluorine or silicon
- the adhesion with the base material tends to be insufficient, and when repeated dripping, the liquid-repellent thin film is peeled off and dropped, and the liquid repellency is lost. There is a risk of contamination in the internal solution.
- the means of providing irregularities on the surface of the nozzle or the like is to physically impart liquid repellency depending on the surface shape, and the above-described problems due to the thin film and the like do not occur. That is, when liquid flows on the uneven surface formed on the surface of the nozzle or the like, an air pocket is formed in the recess, and the contact state between the uneven surface and the liquid becomes a mixed contact state consisting of solid-liquid contact and gas-liquid contact, Moreover, gas (air) is the most hydrophobic substance. For this reason, remarkably high liquid repellency can be expressed by appropriately setting the unevenness of the unevenness. However, it is necessary to consider that the liquid gradually accumulates in the concave portion when the liquid repeatedly flows on the uneven surface, the function of the air pocket is gradually lost, and the liquid repellency gradually decreases. is there.
- the plastic constituting the surface of the tip portion of the nozzle 10 (tip portion 11A of the nozzle 10A of the first embodiment, second drop portion 12B of the nozzle 10B of the second embodiment). Fluorine atoms are incorporated into the molecular chain of the non-fluorinated resin of the molded body. Further, the surface of the tip portion of the nozzle 10 thus fluorinated (the surface of the tip portion 11A of the first embodiment, the second surface 12Ba of the second embodiment) is further formed with uneven portions. The surface is roughened.
- the first surface 11Ba having a lower liquid repellency than the second surface 12Ba is disposed at the center of the roughened nozzle surface.
- the tubular / tubular first dropping part 11 which is not subjected to water repellent processing is inserted and fitted into the central opening of the second dropping part 12 which has been subjected to water repellent finishing.
- the circumferential protrusion 13 as a part of the roughening structure, the circumferential protrusion 13 (see FIG. 4D) that protrudes from the front end surface to the outer edge of the opening 11a of the roughened nozzle 10. )).
- the liquid repellency of the nozzle 10 can be improved, and a desired dripping amount (for example, 10 ⁇ l or less) of liquid can be poured out and dripped according to the inner diameter of the opening at the tip of the nozzle 10. Further, the nozzle 10 subjected to the liquid repellent treatment is protected by a cap 20 which will be described later, so that the roughened structure at the tip of the nozzle 10 is not damaged or deteriorated. Can do.
- a desired dripping amount for example, 10 ⁇ l or less
- FIG. 7 shows the tip of the plastic molded body (the tip portion 11A of the nozzle 10A of the first embodiment and the second dropping portion 12B of the nozzle 10B of the second embodiment) constituting the nozzle 10 according to the embodiment of the present invention.
- the form of the rough surface formed in the surface of a part is shown.
- the surface of the tip is made of a non-fluorine resin, and a rough surface 100 made of fine irregularities is formed on this surface (in FIG.
- the top of the convex portion in the surface 100 is indicated by S).
- fluorine atoms are incorporated by post-processing.
- a fluorine atom is incorporated in a part of the molecular chain, and a fluorine-containing moiety such as —CHF— or —CF 2 — is included.
- a fluorine-containing moiety such as —CHF— or —CF 2 — is included.
- Post-processing for incorporating such fluorine atoms can be performed by fluorine plasma etching described later (see FIG. 17).
- the contact pattern of the droplets on the rough surface 100 as described above is such that in the Cassie mode where the droplets are placed on the rough surface 100, the recesses in the rough surface 100 are air pockets.
- the liquid droplet is in a combined contact state between the solid and the gas (air).
- the contact radius R at the contact interface of the droplet is small, the adhesion between the droplet and the rough surface is low, and the liquid comes into contact with the air having the highest lyophobic property.
- the contact angle of the rough surface 100 in such a Cassie mode is as shown in the following theoretical formula (1).
- the liquid droplet enters the concave portion in the rough surface 100
- the liquid droplet is not in contact with the composite as described above, but in contact with only the solid, and is shown in the Wenzel mode.
- the contact radius R at the contact interface of the droplet is large, and the adhesion between the droplet and the rough surface is high.
- the contact angle of the uneven surface is as shown in the following theoretical formula (2).
- the liquid repellency is improved in both the Wenzel mode and the Cassie mode, but the adhesion between the rough surface 100 and the droplet is reduced.
- the Cassie mode since the interface is small, the adhesion force that must be overcome when droplets are dropped is low, and the droplets are easily dropped and tumbled.
- fluorine is contained in the molecular chain of the non-fluorine resin forming the rough surface 100 at the tip of the nozzle 10.
- liquid repellency is imparted chemically. That is, if the liquid enters the concave portion in the rough surface 100, the contact pattern of the droplet becomes the Wenzel mode, and as a result, the super-liquid repellency by the Cassie mode is impaired.
- the liquid repellency can be imparted chemically to the rough surface 100, whereby the liquid into the recesses can be provided. Is effectively suppressed, and the super-liquid repellency by the Cassie mode is stably maintained.
- the rough surface 100 for example, at the top of the convex portion or the bottom of the concave portion, chemical liquid repellency is expressed in the molecular chain of the non-fluorine resin forming this surface.
- the fluorine atom is incorporated. Therefore, even when the liquid repeatedly contacts the rough surface 100, the fluorine atoms are not removed and the chemical liquid repellency is stably maintained. As a result, the super liquid repellency by the Cassie mode is maintained. Without being lowered, the high level is maintained as in the initial stage. Furthermore, since a fluorine atom is incorporated in the molecular chain of the non-fluorine resin on the surface instead of forming a film containing fluorine atoms, there is no problem of peeling or dropping off of the fluorine film.
- the degree of unevenness of the rough surface 100 as described above is represented by the area of the convex portion top S per unit area in the rough surface 100 so that the liquid repellency by the Cassie mode is sufficiently exhibited.
- the area ratio ⁇ s is 0.05 or more, preferably 0.08 or more.
- the area ratio ⁇ is preferably in the range of 0.8 or less, particularly 0.5 or less.
- the depth d in the rough surface 100 is preferably in the range of 5 to 200 ⁇ m, particularly 10 to 50 ⁇ m.
- the rough surface 100 may have a concavo-convex structure as shown in FIG. That is, a droplet having a surface tension of ⁇ and an initial contact angle of ⁇ has a Laplace represented by a concavo-convex tip angle ⁇ and a concavo-convex 1 ⁇ 2 pitch R 0 as shown in the following formula (3). Supported by pressure ( ⁇ p), it forms an air pocket. That is, when the concave / convex tip angle ⁇ becomes small, the 1/2 pitch R 0 becomes small, and the concave / convex structure becomes a sword-like shape, the Laplace pressure increases, so that the liquid droplet does not easily enter the concave / convex portion and exhibits liquid repellency. Is done.
- the Laplace pressure is large and the liquid repellency is exhibited when the arithmetic average roughness Ra representing the amplitude of the concavo-convex structure is large and the average length RSm corresponding to 1/2 pitch R0 is small.
- Ra / RSm is preferably 50 ⁇ 10 ⁇ 3 or more. In particular, it is preferably 200 ⁇ 10 ⁇ 3 or more.
- ⁇ p ⁇ cos ( ⁇ ) / (R 0 + hcos ⁇ ) (3)
- the rough surface 100 composed of the fine irregularities as described above can generally be easily formed by a transfer method using a metal stamper. For example, by heating a stamper having a rough surface portion corresponding to the fine unevenness described above by a resist method or the like to an appropriate temperature, and pressing the stamper against a predetermined portion of the surface of the plastic molded body, the rough surface portion is transferred.
- a rough surface 100 can be formed on the surface of the tip of the nozzle 10 made of a plastic molded body. Therefore, the uneven surface of the stamper is formed on the surface of the tip portion of the nozzle 10 with the unevenness reversed.
- the roughening process using such a stamper can simultaneously form a later-described meat reservoir 15 on the outer edge of the tip of the nozzle 10 (see FIGS. 21 to 26).
- the rough surface formed at the tip of the nozzle 10 is not limited to the uneven shape of the rough surface 100 shown in FIGS. 7 and 9, but from the viewpoint of stably forming the air pocket.
- the convex portions and concave portions as shown in FIG. 7 are preferably formed in a rectangular shape. For example, if the concave portion is shaped like a V shape, the droplets easily enter the concave portion.
- the incorporation of the non-fluorinated resin forming the surface of the nozzle 10 into the molecular chain can be performed by etching using fluorine plasma.
- the fluorine plasma etching can be performed using a known method (see FIG. 17 described later).
- the surface of the plastic molded body forming the rough surface 100 is disposed between a pair of electrodes, and a high-frequency electric field is applied, thereby generating a plasma of atomic fluorine (atomic Fluorine) is generated and collided with the portion forming the rough surface 100, whereby fluorine atoms are incorporated into the molecular chain of the non-fluororesin forming the surface (rough surface 100). That is, the resin on the surface is vaporized or decomposed, and at the same time, fluorine atoms are incorporated. Accordingly, ultra fine irregularities are formed by etching in the region where fluorine atoms are incorporated.
- the arithmetic average roughness Ra of the ultra-fine irregularities is generally 100 nm or less and Ra / RSm ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 3 .
- conditions such as a high frequency voltage to be applied and an etching time can be set in an appropriate range according to the roughness (area ratio ⁇ s) of the rough surface 100.
- the performance of the drop amount ⁇ 10 ⁇ L may be shown, Such conditions may be set by a laboratory test or the like in advance.
- the surface strength is impaired when the element ratio (F / C) between fluorine atoms and carbon per unit area is 40% or more, particularly in the range of 50 to 300%, although it varies depending on the roughness of the rough surface 100.
- the element ratio can be calculated by analyzing the surface elemental composition using an X-ray photoelectron spectrometer.
- the rough surface 100 formed at the tip of the nozzle 10 is not limited to the form shown in FIG. 7 and FIG. 9 described above.
- the rough surface 100 can also be formed by a hierarchical structure.
- fine secondary irregularities can be formed on the primary irregularities 160 formed by relatively large convex portions 160a and concave portions 160b. In this way, since the droplet 170 is placed on the secondary unevenness, an air pocket (secondary air pocket) is also formed between the droplet 170 and the secondary unevenness.
- a secondary air pocket between the droplet 170 and the secondary unevenness prevents the droplet 170 from entering the recess 160 b of the primary unevenness 160, and is formed between the primary unevenness 160 and the droplet 170.
- the loss of air pockets can be more effectively prevented. As a result, the state in the Cassie mode is held more stably, and the liquid repellency can be maintained more stably.
- the secondary unevenness on the surface portion of the primary unevenness 160 prevents the droplets on the secondary unevenness from penetrating into the recessed portion 160b of the primary unevenness 160. It is only necessary to have a surface roughness large enough to form such secondary air pockets.
- the ratio of arithmetic average roughness to average length, Ra / RSm should be 50 ⁇ 10 ⁇ 3 or more. Particularly, it is preferably 200 ⁇ 10 ⁇ 3 or more.
- corrugation 160 what is necessary is just to have the area ratio (PHI) and uneven
- the secondary unevenness is optimally formed on the entire surface of the primary unevenness 160 in terms of more effectively preventing the droplet 170 from entering the recess 160b of the primary unevenness 160. It may be formed at least on the upper end of the convex portion 160a of the primary unevenness 160.
- the rough surface 100 having the hierarchical structure as described above is formed by forming a fine secondary uneven surface on the uneven surface of a stamper for forming primary unevenness by, for example, blasting, etching, etc., and using such a stamper. It can be formed by all transfer.
- the primary unevenness 160 where the secondary unevenness is formed as described above in particular, a portion that becomes the top portion of the convex portion 160a of the primary unevenness 160 and a portion that becomes the bottom portion of the concave portion 160b.
- Fluorine plasma etching causes fluorine atoms to be incorporated into the molecular chain of the non-fluorine resin forming the surface. In such regions, secondary unevenness is caused by etching when fluorine atoms are incorporated. Thus, finer tertiary irregularities are formed.
- the arithmetic average roughness Ra of such tertiary irregularities is generally 100 nm or less, and Ra / RSm ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 3 , similar to the ultrafine irregularities formed by the etching described above.
- the nozzle 10 according to the present embodiment is formed using a non-fluorine-based resin.
- a non-fluorine-based resin that is, a resin not containing fluorine, a rough surface including the above-described unevenness is used.
- any thermoplastic resin, thermosetting resin, photocurable resin, etc. can be used.
- An appropriate resin may be selected in accordance with the molding conditions and the like, and a multi-layer structure may be used.
- polyesters such as polyethylene, polypropylene, olefin-based resins represented by copolymers of ethylene or propylene and other olefins, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, etc. It is representative as a resin for surface formation.
- the nozzle 10 according to the present embodiment as described above can be applied as nozzles and dispensing means for various containers by taking advantage of the long life and excellent liquid repellency of the rough surface 100.
- the liquid dropability and liquid breakage are improved, and dripping and remaining liquid on the top of the nozzle are also suppressed. Therefore, like the eye drop container 1 for containers / packaging bodies containing various chemicals Can be used as effectively.
- FIGS. 11 and 12 are views showing the cap 20 covering the nozzle 10A according to the first embodiment
- FIGS. 13 to 15 are views showing the cap 20 covering the nozzle 10B according to the second embodiment.
- the cap 20 is configured by a bottomed cylindrical body that can be mounted so as to cover the protruding portion of the container body 2 including the nozzle 10.
- a sealing liner 21 is provided in contact with 10.
- the liner 21 comes into contact with the side surface portion 12A of the nozzle 10A as shown in FIGS.
- the liner 21 has a cap 20 corresponding to the nozzle 10B of the second embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, and a tip surface (first surface 11Ba) of the first dripping portion 11B and a second surface. It contacts the side surface portion of the dropping portion 12B.
- the liner 21 is brought into contact with and pressed against the side surface portion of the nozzle 10 and the tip surface of the first dropping portion 11B, whereby the nozzle 10 and the container body 2 are shielded and sealed from the outside, and stored in the container body 2. Leaked liquid (eye drops) is prevented.
- the inner side surface of the cap 20 is provided with a screw structure that is screwed together with the surface of the protruding portion of the container body 2 to which the nozzle 10 is mounted. Accordingly, the cap 20 is detachably attached to the container body 2 by screwing. When the cap 20 is attached, the liner 21 is in close contact with the side surface portion of the nozzle 10 and the front end surface of the first dropping portion 11B. The inside of the container is sealed.
- the cap 20 is formed of a plastic material similarly to the container body 2 and the nozzle 10.
- the plastic material for forming the cap 20 is not particularly limited, and as with the container body 2 and the nozzle 10 described above, various thermoplastic resins, for example, olefin resins such as polyethylene and polypropylene, and polyethylene terephthalate (PET). It can be formed with a representative polyester resin.
- the liner 21 provided on the inner surface of the cap 20 can be formed of a known elastic material, for example, a thermoplastic elastomer such as an ethylene-propylene copolymer elastomer or a styrene elastomer.
- the cap 20 can be made of, for example, a glass or metal cap in addition to the plastic material. Further, the cap 20 may be integrally formed with the container body 2 via a hinge or the like.
- the cap 20 corresponding to the nozzle 10A according to the first embodiment includes the liner 21 described above so that the inner surface of the cap 20 does not contact the tip portion 11 of the nozzle 10A, and the second embodiment.
- the container main body including the nozzle 10 so that the inner surface of the cap 20 including the liner 21 does not contact the tip surface (second surface 12Ba) of the second dripping portion 12B. It is comprised so that 2 protrusion parts may be covered.
- the nozzle 20 can be protected by the cap 20 without contacting the tip 20 of the nozzle 10 to be fluorinated and roughened as described above, and the surface of the tip of the nozzle 10 can be repelled.
- the liquid performance and the liquid repellent structure are not impaired.
- the nozzle 10 includes the tip portion 11 ⁇ / b> A, the second dripping portion 12 ⁇ / b> B, and the side portions 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> Bb continuous to the tip portion surface. It is formed in the taper shape which inclines so that it may taper toward.
- the liner 21 provided on the inner surface of the cap 20 is formed in a mortar shape corresponding to the tapered shape of the side surface portions 12A and 12Bb of the nozzle 10, as shown in FIGS.
- the liner 21 comes into contact with the side surface parts 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> Bb of the nozzle 10, and no part of the cap 20 comes into contact with the tip part.
- the cap 20 can seal the container body 2 by the liner 21 coming into contact with and pressed against the side surface of the nozzle 10, and the liquid repellent structure itself at the tip of the nozzle 10 can contact any part. Without being protected.
- the tip portion 11 of the nozzle 10 is attached to the container body 2 and the liner 21 is in contact with the side surface portion 12 of the nozzle 10.
- the opening 11a remains open. Even in this state, the opening 11 a is blocked and sealed from the outside by the liner 21, and liquid does not leak out of the cap 20 from the opening 11 a.
- the liner 21 is attached to the tip surface (first surface 11Ba) of the first dripping portion 11 of the nozzle 10 that is attached to the container body 2.
- the opening (first dripping portion 11) of the nozzle 10 is sealed and sealed in a state of being in communication with the container body 2.
- the opening is sealed by the liner 21, and liquid does not leak out of the cap 20 from the opening.
- the pressure loss increases, so that the liquid oozes out from the opening to the inner surface of the liner 21 of the cap 20 at the discharge pressure due to the weight of the content liquid.
- the container 1 is crushed by some external force and the internal pressure is increased, the content liquid may ooze out.
- the liquid that has oozed to the tip of the nozzle 10 may adhere to the surface of the tip 11A and the first / second surfaces 11a and 12a. In that case, when performing the original dripping operation In addition, it is conceivable that the adhered liquid has an effect.
- the cap 20 can be configured to prevent the liquid from oozing out from the nozzle opening.
- the liner 21 disposed on the inner surface of the cap 20 presses the side surface portions 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> Bb continuous from the tip portion of the nozzle 10 to close the tip of the opening of the nozzle 10.
- the liner 21 in contact with the side surface portions 12A and 12Bb of the nozzle 10 is formed in a mortar shape that is more inclined than the tapered shape of the side surface portions 12A and 12Bb.
- the side surface portions 12A and 12Bb of the nozzle 10 in contact with the liner 21 are pressed toward the center of the nozzle.
- the nozzle 10 bends into the nozzle due to the elasticity of the plastic molded body, and the opening (the opening 11a or the opening of the first dropping portion 11) is closed / closed.
- the cap 20 may be engaged and connected so as not to be detached from the container body 2 via a hinge or the like.
- the first surface 11Ba shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) is replaced with the second surface 12Ba.
- the nozzle 10B configured to have a chamfered shape that is tapered inwardly is provided with a needle valve 22 that contacts and fits into the tapered chamfered recess, whereby the opening of the nozzle 10 can be closed. Even with such a configuration, the container body 2 can be reliably sealed and closed by the needle valve 22 that fits into the tapered chamfered recess without touching the liquid repellent tip surface of the nozzle 10. .
- FIG. 16 is an explanatory view schematically showing a method for manufacturing the nozzle 10A according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. & Cool type injection molding is used.
- FIG. 17 schematically shows a fluorine plasma etching method for forming a rough surface at the tip of the nozzle 10 according to the embodiment of the present invention.
- the nozzle 10A which concerns on 1st embodiment can form the nozzle 10 by which the front-end
- the nozzle 10A is formed by filling, solidifying, demolding, and taking out a predetermined molten plastic resin by using an injection mold. be able to.
- the nozzle 10A can be formed in a predetermined shape and size, and the inner diameter of the opening 11a of the nozzle 10A is a desired size, for example, 0.5 mm or less (0.1 mm). , 0.2 mm, 0.4 mm, etc.).
- a predetermined stamper can be pressed against the surface of the tip portion 11A of the nozzle 10A to form a predetermined unevenness.
- fluorine plasma etching is performed on the surface of the tip portion 11A of the nozzle 10A.
- one electrode 200 is fixed to the tip portion 11A of the nozzle 10A, and the tip portion 11 is positioned therebetween.
- the other electrode 201 is made to face, and a high frequency electric field is applied while flowing a fluorine-containing gas between the electrodes.
- the rough surface 100 as shown in FIGS. 7 to 10 can be formed, and the tip portion 11 of the nozzle 10 can be fluorinated and roughened. Thereby, the nozzle 10A according to the first embodiment of the present invention is completed.
- the forming process of the nozzle 10A and the roughening process of the surface of the tip portion 11A can be processed as one process, and one process can be omitted. That is, as shown in (2) of FIG. 16 (b), the concavo-convex processing / roughening process using the stamper or the like shown in (2) of FIG. 16 (a) can be omitted. Thereafter, as shown in (3) of FIG. 16B, the fluorine plasma etching is performed on the surface of the tip 11 on the nozzle 10 (see FIG. 17), and the fluorination / roughening process is completed. To do.
- FIG. 18A and 18B are explanatory views schematically showing a method for manufacturing the nozzle 10B according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 18A shows a case where general injection molding is used, and FIG. & Cool type injection molding is used.
- FIG. 19 shows a case where the chamfered first surface 11Ba is formed at the tip end opening of the second dropping part 12B without using the first dropping part 11B in the manufacturing method shown in FIG. ing.
- the manufacturing method of the nozzle 10B of the second embodiment shown in these drawings is basically the same as the manufacturing method (FIGS. 16 and 17) of the nozzle 10A of the first embodiment described above.
- the nozzle 10B according to the second embodiment constitutes a nozzle body
- the second dripping portion 12B and the first dripping portion 11B inserted and fitted at the tip of the second dripping portion 12B are separated. Both are manufactured separately.
- the 2nd dripping part 12B which comprises a nozzle main body can be manufactured with the manufacturing method similar to the nozzle 10A of 1st embodiment mentioned above. That is, as shown in FIG.
- the second dripping portion 12B first forms the second dripping portion 12 whose tip portion surface is not fluorinated and roughened by using, for example, injection molding. be able to.
- the second dripping is performed by filling, solidifying, demolding and taking out a predetermined molten plastic resin using a mold for injection molding.
- the part 12B can be formed.
- the nozzle 10B (second dripping portion 12B) can be formed in a predetermined shape and size, and the first dripping portion that becomes the final opening of the nozzle 10B 11B can be formed to have an inner diameter that can be inserted and fitted, specifically, the same as or slightly larger than the outer diameter of the first dropping portion 11B.
- the first dropping part 11B is also manufactured in a predetermined shape and size by using, for example, injection molding, similarly to the manufacturing of the second dropping part 12B.
- an inner diameter of a desired size for example, 0.5 mm or less (0.1 mm), depending on the size and shape of the mold. , 0.2 mm, 0.4 mm, etc.).
- a predetermined stamper is pressed against the surface of the tip portion of the second dripping portion 12B to form predetermined irregularities, so that the second liquid having high liquid repellency.
- the surface 12Ba low energy surface
- fluorine plasma etching is performed on the second surface 12Ba. Note that the fluorine plasma etching shown in (3) of FIG. 18A is performed by using the method shown in FIG. 17, for example, as in the case of the nozzle 10A of the first embodiment described above.
- One electrode 200 is fixed in the vicinity of the tip of the other, the other electrode 201 is opposed so that the surface of the tip (the second surface 12Ba) is located therebetween, and a fluorine-containing gas flows between the electrodes, This can be done by applying a high frequency electric field.
- the rough surface 100 as shown in FIGS. 7 to 10 described above can be formed, and the distal end portion (second surface 12Ba) of the second dripping portion 12B, which becomes the main body of the nozzle 10B, is fluorinated. It can be roughened.
- the first dripping manufactured in a separate step is made in the through hole at the center of the tip of the fluorinated and roughened second dripping portion 12B.
- the part 11B can be inserted and fitted. Thereby, the nozzle 10B which concerns on 2nd embodiment of this invention is completed.
- the nozzle 10B according to the second embodiment is not a general injection molding as shown in FIG. 18 (a) but a special injection compression molding or heat & cool, like the nozzle 10A of the first embodiment.
- the type injection molding By using the type injection molding, the second dropping portion 12 having a predetermined unevenness on the tip surface can be formed by integral molding.
- a special injection compression molding or heat and cool injection molding technology it becomes possible to apply fine irregularities and rough surfaces to the desired part of the molded product in the molding process.
- the molding process of the second dropping part 12B and the surface roughening process of the tip part formation process of the second surface 12Ba
- One process can be omitted. That is, as shown in (2) of FIG.
- the concavo-convex processing / roughening process using the stamper or the like shown in (2) of FIG. 18 (a) can be omitted.
- the nozzle 10B is fluorinated and roughened by fluorine plasma etching on the surface of the tip (see FIG. 17).
- the nozzle 10B is completed by inserting and fitting the first dropping part 11B manufactured in a separate process into the second dropping part 12B.
- chamfered 1st surface 11Ba is used for the front-end
- the opening end portion is provided with a tapered concave portion.
- Two dripping portions 12B can be formed (see (2) in FIG. 19). After that, as shown in FIGS.
- a concavo-convex process / roughening process using a stamper or the like and a fluorination / roughening process by fluorine plasma etching are performed to complete the nozzle 10B.
- the taper-shaped chamfered concave portion formed by molding is masked to prevent roughening / fluorination.
- the first surface of the nozzle 10B is first roughened and fluorinated to form the second surface 12Ba, and then the opening inner surface of the second surface 12Ba is chamfered to make the tapered first It is also possible to form the surface 11Ba. In this case, the above-described masking process is not necessary.
- tip part of 10 A of nozzles which concern on 1st embodiment of this invention is demonstrated.
- the levee portion 14 is further provided on the nozzle tip surface in which the liquid repellency is improved by applying the fluorine plasma processing or the rough surface processing to the tip portion 11 as described above.
- 20A and 20B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA when the bank portion 14 is provided around the opening of the nozzle 10A according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
- the fluorinated and roughened tip portion 11 of the nozzle 10A according to the first embodiment is imparted with high liquid repellency, so that the liquid droplets dispensed from the container main body 2 are discharged from the nozzle 10A. From the opening 11Aa of the front end portion 11A, it easily falls and drops. However, when the tip portion 11A of the nozzle 10A is roughened, the roughened uneven structure and the opening 11Aa of the nozzle 10A are spatially continuous and communicated as shown in FIG. 20B. There is. In such a case, a part of the liquid droplets poured out from the container main body 2 may enter and impregnate into the uneven structure that is in spatial communication with the opening 11a.
- a dyke portion 14 erected so as to surround the periphery of the opening 11Aa can be provided at the tip portion 11A of the nozzle 10A.
- the communication between the roughened uneven structure of the tip 11 ⁇ / b> A and the opening 11 ⁇ / b> Aa is shielded / blocked, and the liquid dispensed from the opening 11 ⁇ / b> Aa is placed in the uneven structure. Infiltration and impregnation can be prevented.
- such a dyke portion 14 can be constituted by a hierarchical uneven structure (see FIGS. 7 to 10) formed around the opening 11Aa of the tip portion 11A. It can also be configured by a circumferential protrusion (see FIG. 4D) that protrudes from 11Aa.
- FIGS. 21 and 22 are partial cross-sectional views of the nozzle in the case where the reservoir portion 15 is provided at the outer edge of the tip portion of the nozzle 10 according to the embodiment of the present invention
- FIG. 21 is the nozzle 10A according to the first embodiment.
- 22 shows the case of the nozzle 10B according to the second embodiment.
- 21 and 22 (a) shows the case where the shape of the reservoir 15 is overhanging with respect to the top surface of the nozzle tip, and (b) shows that the shape of the reservoir 15 is the tip of the nozzle.
- C) has shown the nozzle which does not provide the meat pool part 15, respectively, when slanting with respect to the top
- the meat reservoir 15 is a protrusion protruding outward from the outer peripheral edge of the tip of the nozzle 10.
- the liquid breakage of the liquid turned to the outer peripheral edge side of the tip portion that is, the separation property between the liquid droplet falling from the outer edge of the nozzle 10 and the liquid remaining on the nozzle 10 side is improved.
- production can be suppressed thru
- FIG. 23 is a cross-sectional view of a main part of the nozzle for explaining the liquid running out performance when the slant-shaped reservoir 15 is provided on the outer edge of the tip of the nozzle 10, and FIG. 24 is the tip of the nozzle 10. It is principal part sectional drawing of the nozzle for demonstrating the liquid running-out performance at the time of providing the overhang-shaped meat reservoir part 15 in the outer edge of this.
- the tip portion (top surface) of the nozzle 10 is hot-pressed, for example, so that the resin on the surface layer of the tip portion melts, and a part of the melted resin is part of the tip portion. It is formed by extruding radially outward from the outer peripheral edge and solidifying as it is.
- the shape of the meat reservoir 15 is, for example, a shape in which the tip protrudes acutely as shown in FIG. 23 (slant shape), or a shape in which the tip protrudes in a droplet shape as shown in FIG. (Overhang shape).
- the meat reservoir 15 has a tip protruding at an acute angle ( ⁇ ⁇ 90 °). Is formed (slant mode), the advance angle is increased by the pinning effect, and the content liquid is liable to stay in the meat accumulation portion 15 by the surface tension.
- the upper surface of the meat reservoir 15 is flush with the top surface (surface of the tip) of the nozzle 10, but the meat is so shaped that the tip protrudes acutely.
- the upper surface of the meat pool part 15 may be formed so as to be inclined (slant) linearly or curvedly with respect to the top surface of the nozzle 10.
- the reservoir 10 can be formed by hot pressing or the like on the nozzle 10 formed into a predetermined shape by injection molding or the like, and the surface of the liquid explained by the pinning effect
- the remaining liquid of the content liquid poured out from the container can be easily retained in the meat reservoir 15 and the liquid drainage can be improved.
- FIG. 25 is an explanatory view schematically showing a manufacturing method in the case where the pool portion 15 is formed by hot pressing on the nozzle 10 (10A, 10B) according to the present embodiment, and FIG. (B) shows the state after hot pressing when the opening is formed in advance so that the outlet is not closed by the hot press, (c) shows the state after hot pressing, and (c) shows the nozzle opening being closed by the hot pressing. Each state is shown.
- the reservoir 15 provided in the nozzle 10 is heated and pressurized by pressing a hot plate P for performing hot pressing on the surface (top surface) of the tip.
- the reservoir 15 that protrudes radially outward from the outer peripheral edge of the tip of the nozzle 10 can be formed.
- the shape, size, and the like of the meat reservoir portion 15 formed by hot pressing press the hot plate P when the hot plate P that presses the tip of the nozzle 10 is pressed.
- the desired meat reservoir 15 can be formed.
- the hot press for forming the meat reservoir portion 15 is a step of forming predetermined irregularities on the surface of the tip portion of the nozzle 10 shown in (2) of FIGS. Can be done at the same time.
- a stamper (see FIGS. 16 and 18 (a) and (2)) for forming irregularities at the tip of the nozzle 10 is constituted by a hot plate P shown in FIG.
- the size and shape of the resin melting / expanding are predicted and estimated, and the nozzle length and opening of the nozzle 10 before being subjected to hot pressing are increased in advance. It is preferable to design and form.
- the opening for dispensing the droplet has a very small size, and the opening (ejection port) is narrowed or blocked by heat press. (See FIG. 25 (c)).
- the meat reservoir 15 is formed by hot pressing. Even so, the opening can have a predetermined size and length (see FIG. 25B).
- the meat reservoir 15 can be formed by hot pressing, it is necessary to consider defects such as deformation when taking out the mold without changing the existing mold when manufacturing the nozzle 10. There is also an advantage that the mold cost can be kept low.
- the liquid repellency at the tip of the nozzle 10 is improved by subjecting the tip of the nozzle 10 to fluorine plasma processing or roughening. Can be maintained.
- the plastic molded body constituting the nozzle body is formed of a non-fluorine resin such as polyolefin or polyester, A fluorine atom is incorporated in the molecular chain of the fluororesin. Further, a rough surface composed of fine irregularities is formed on the surface of the fluorinated tip portion 11A as necessary.
- the tip portion 11A of the nozzle 10A thus fluorinated and roughened has improved liquid repellency due to fluorine atoms and the presence of air pockets due to a rough surface consisting of fine irregularities when liquid is poured out of the container. Further high liquid repellency is ensured by (gas-liquid contact). In this way, the nozzle 10A to which liquid repellency is imparted has improved droplet fallability due to the liquid repellency of the top surface of the tip 11A, and can also suppress or prevent the occurrence of liquid residue on the nozzle top surface. .
- the bank portion 14 at the tip portion 11A by forming the bank portion 14 at the tip portion 11A, the top surface of the tip portion 11A is prevented from being impregnated with liquid droplets, and the liquid repellency performance is prevented from being deteriorated.
- the anti-dripping performance can be maintained for a long time.
- the pool portion 15 on the outer edge of the tip portion 11 of the nozzle 10 it is possible to improve the liquid drainage of the dispensed droplets, and the high liquid repellency performance due to fluorination and roughening ( Combined with the dropability of the droplets, it is possible to suppress or prevent the occurrence of dripping.
- the tip surface of the nozzle 10B is constituted by a plurality of surfaces having different surface free energies, that is, the first surface 11Ba and the second surface 12Ba.
- the first surface 11Ba located at the center is a high-energy surface with low liquid repellency
- the second surface 12Ba located around the first surface 11Ba is a low-energy surface with high liquid repellency, so that the liquid droplets are surely generated by the nozzle 10B.
- the amount of dripping can be reduced while guiding to be formed at the center of the opening.
- the drop performance is not deteriorated by repeated use, and there is no variation in the amount of drops, and a stable and small amount of drops can be reliably ensured.
- the nozzle 10B to which liquid repellency is imparted has improved droplet fallability due to the liquid repellency of the top surface of the tip, and can also suppress or prevent the occurrence of liquid residue on the nozzle top surface.
- the pool portion 15 at the outer edge of the tip of the nozzle 10B it is possible to improve the liquid drainage of the dispensed liquid droplets, and high liquid repellency (liquid) due to fluorination and roughening. Combined with the dropability of the droplets, the occurrence of dripping can be suppressed or prevented.
- the nozzle 10B of the second embodiment first provides a liquid repellency on the surface of the tip of the nozzle 10B by providing a predetermined liquid repellency processing / liquid repellency structure to the nozzle tip from which the liquid is dispensed.
- a raised surface that is, a second surface 12Ba which is a low energy surface is provided.
- the liquid repellent bias is positively created so that the liquid droplets are always in the center of the nozzle 10B.
- a surface having lower liquid repellency than the second surface 12Ba subjected to liquid repellency that is, a first surface 11Ba serving as a high energy surface is provided at the center of the nozzle. .
- the first surface 11Ba serving as a high energy surface exists on the outer periphery of the opening of the nozzle 10B, and the second surface serving as a low energy surface having higher water repellency than the first surface 11Ba is present around the first surface 11Ba. Since 12Ba continues, the liquid droplets poured out from the nozzle 10B are actively repelled from the second surface 12Ba and are actively adsorbed to the first surface 11Ba. The droplet is formed and guided at the center of the nozzle while being adsorbed and contacted only by the first surface 11Ba.
- the droplet may be biased toward the second surface 12Ba. Without being dispersed, the droplets are always guided to be formed at the center of the opening of the nozzle 10B. Therefore, in the nozzle 10B of the second embodiment, the liquid can be reliably and stably dispensed / dropped without causing the deviation or dispersion of the liquid droplets.
- the second surface 12Ba which is a low-energy surface with high liquid repellency, can be improved and maintained in the liquid repellency of the nozzle tip surface by applying fluorine plasma processing or rough surface processing. That is, the plastic molded body constituting the second surface 12Ba of the nozzle 10B is formed from a non-fluorine resin such as polyolefin or polyester, but the portion constituting the second surface 12Ba has a non-fluorine resin. A fluorine atom is incorporated in the molecular chain. Moreover, the rough surface which consists of fine unevenness
- the second surface 12Ba of the nozzle 10B thus fluorinated and roughened is improved in liquid repellency by fluorine atoms and air pockets by a rough surface comprising fine irregularities when liquid is poured out from the container. Further high liquid repellency is ensured by the presence of (gas-liquid contact). As a result, the dispensed droplet does not adhere to the second surface 12Ba but is guided to be formed on the first surface 11Ba at the center of the nozzle.
- the fluorination of the tip portion of the nozzle 10 according to the present invention falls off from the surface (rough surface) because the fluorine atoms are incorporated in the molecular chain of the non-fluorinated resin constituting the tip portion surface of the nozzle. And stably exist on the surface (rough surface) of the nozzle tip. For this reason, even when the liquid is repeatedly poured out, the liquid repellency is not impaired. That is, the nozzle 10 with the tip portion fluorinated and roughened maintains excellent liquid repellency over a long period of time, and even when the liquid repeatedly contacts, the liquid repellency at the same level as the initial stage is maintained. Therefore, a small amount of dripping is possible.
- the amount of liquid (eye drops) dispensed from the nozzle 10 can be set to an arbitrary amount such as 10 ⁇ l or less.
- the drop amount can be reduced and optimized, and the optimal eye drop amount and drop amount for the human eye can be realized.
- the tip of the fluorinated and roughened nozzle 10 is protected by the cap 20, and in this case, the inner surface of the cap 20 contacts and contacts the fluorinated and roughened surface of the nozzle 10.
- the nozzle 10 is covered with the cap 20 while the cap 20 is not in contact with the nozzle surface, and the inside of the container is protected in a sealed state. Therefore, even if the cap 20 is repeatedly attached and detached, the fluorination / roughening performance of the tip of the nozzle 10 is not impaired, and the small amount of the nozzle 10 can be dripped until the end of the liquid (eye drops) in the container. It will be able to be demonstrated.
- the nozzle 10 according to the present embodiment the dripping amount in the eye drop container 1 can be reduced, and dripping and remaining liquid on the top surface of the nozzle can be prevented. Therefore, it is possible to effectively prevent the occurrence of problems such as deterioration of the dropping performance even after repeated use. Furthermore, the nozzle performance according to the present invention can be stably maintained by reliably protecting the tip of the nozzle 10 with the cap 20 so that the function thereof is not impaired. Good eye drops can be performed until all eye drops are used up.
- Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 1 were performed under the following conditions.
- Test sample ⁇ Nozzle body and material ⁇ Low density polyethylene ⁇ Grade: LJ8041 ⁇ Size: 10mm diameter x 10mm length ⁇ Aperture diameter: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4mm -Nozzle body manufacturing method-A nozzle having the opening was obtained by injection molding.
- ⁇ Stamper ⁇ Method for Producing Hierarchical Concavity / Concavity Stamper (Stamper with Primary Concavity + Secondary Concavity / Protrusion) A master was manufactured by photolithography, and a Cu master with primary concavities and convexities was obtained by Cu electroforming.
- XPS X-ray photoelectron spectrometer
- ⁇ Measuring device ThermoFisher Scientific K-Alpha ⁇ Small amount dropping performance and dropping amount control performance evaluation / test method-The eye drop container main body was filled with the actual solution, and plugged with a fluorocarbon plasma treatment and transfer molded nozzle. -Ten drops or more of the actual liquid was dropped on a paper plate placed on an electronic balance, and the weight was measured. -The dropped amount per drop was calculated by dividing the dropped weight by the number of drops.
- the drop part was projected 0.3 mm from the surface of the nozzle base (drop test).
- -A nozzle was inserted into the eye drop container body filled with the funnel C cube.
- the container body was pressed, and 20 drops of the filling liquid were dropped to measure the amount of dripping (small amount dropping performance evaluation).
- nozzle of the present invention has been described with reference to the preferred embodiment, but the nozzle according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. Needless to say.
- the eye drop container for eye drops is described as an example of the application target of the nozzle of the present invention, but the application target of the present invention is not limited to the eye drop container.
- any nozzle or spout where it is desired to drop the fluid by a predetermined amount can be applied to containers other than eye drops containers.
- containers for chemicals other than eye drops, seasonings such as soy sauce and sauces, etc. can be used as a nozzle for various containers, such as containers for foods, containers for chemical products such as detergents and cosmetics, nozzles for medical and laboratory instruments, and nozzles for liquid dropping devices.
- the present invention can be suitably used as a nozzle for dripping a small amount of, for example, an eye drop container.
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Abstract
点眼用容器における滴下量の少量化を実現するとともに、繰り返しの使用によっても滴下性能の劣化等が生じず、滴下量のばらつきもなく安定した少量滴下を確実に行え、また、ノズル先端部をキャップによって確実に保護することができる。非フッ素系樹脂よりなるプラスチック成形体で形成される点眼用容器1のノズル10であり、プラスチック成形体を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれてなり、また、ノズル10の先端部11が粗面化されてなる構成としてある。
Description
本発明は、例えば目薬の点眼用容器の注出部分に備えられる、容器内の液体を少量ずつ滴下可能なノズルに関する。
一般に、目薬の点眼用容器などでは、容器内の液体(目薬)を少量ずつ滴下できるように注出部分にノズルが備えられている。
ここで、通常、人間の眼には約20μl程度の涙液を保持する容積があるが、従来の点眼用容器のノズルでは、1滴の滴下量が約30~40μlというのが一般的となっており、滴下された目薬のほぼ半分が眼から溢れ出てしまうという問題があった。
そこで、このような人間の眼の涙液保持容積に対応した、より少量の滴下を可能とする点眼用容器のノズルに関する提案がなされている。
ここで、通常、人間の眼には約20μl程度の涙液を保持する容積があるが、従来の点眼用容器のノズルでは、1滴の滴下量が約30~40μlというのが一般的となっており、滴下された目薬のほぼ半分が眼から溢れ出てしまうという問題があった。
そこで、このような人間の眼の涙液保持容積に対応した、より少量の滴下を可能とする点眼用容器のノズルに関する提案がなされている。
例えば、特許文献1には、容器から点眼液を滴下させる注出ノズルの先端に、外径が0.5mm以上2.5mm以下のニードル部を備えることにより、1滴の滴下量を約5~25μl程度にすることができる「点眼用容器」が提案されている。
また、特許文献2には、薬液容器のキャップ内側のノズル先端封止部分に、撥液性のある物質を塗布しておき、閉栓すると、その撥液性物質がノズル側に転写されることにより、ノズル先端に撥液性を持たせて、1滴の滴下量をコントロールできるようにする「ノズルに撥水性をもたせた液体用容器」が提案されている。
また、特許文献2には、薬液容器のキャップ内側のノズル先端封止部分に、撥液性のある物質を塗布しておき、閉栓すると、その撥液性物質がノズル側に転写されることにより、ノズル先端に撥液性を持たせて、1滴の滴下量をコントロールできるようにする「ノズルに撥水性をもたせた液体用容器」が提案されている。
しかしながら、特許文献1記載の「点眼用容器」では、ノズルの先端に微細なニードル部を備えることで滴下量を小さくしようとするものであるが、ニードル部自体には撥液性能はなく、滴下が行われるうちに、ニードル部を含むノズル先端部分に液滴が付着したり残存してしまい、繰り返し使用されるに従って安定した定量滴下が行えなくなるという問題があった。
また、0.5~2.5mmという微細なニードルは、点眼を行うユーザにとって、先端が非常に尖って見えることから、眼に突き刺さるような恐怖心を与えるおそれもあった。
また、そのような微細なニードルによっても、滴下量はせいぜい10μl程度が限界であり、滴下量の少量性としても十分なものとは言えなかった。
また、0.5~2.5mmという微細なニードルは、点眼を行うユーザにとって、先端が非常に尖って見えることから、眼に突き刺さるような恐怖心を与えるおそれもあった。
また、そのような微細なニードルによっても、滴下量はせいぜい10μl程度が限界であり、滴下量の少量性としても十分なものとは言えなかった。
一方、特許文献2記載の「液体用容器」では、キャップを介してノズル先端に撥液性物質を塗布するというもので、点眼用容器のノズル先端に目薬とは異なる物質が塗布されることによる、容器内への異物の流入によるコンタミネーションや人体への悪影響などの問題が容易に想起されるものであった。また、特許文献1と同様に、使用が繰り返されるうちに安定した定量滴下が行えなくなるという問題もあった。
このため、目薬の点眼用容器としては基本的に問題があり、現実の実施は不可能であると考えられ、上述のような従来の点眼用容器が有する課題を解決する手段とはなり得なかった。
このため、目薬の点眼用容器としては基本的に問題があり、現実の実施は不可能であると考えられ、上述のような従来の点眼用容器が有する課題を解決する手段とはなり得なかった。
本発明は、以上のような従来の技術が有する課題を解決するために提案されたものであり、点眼用容器における滴下量の少量化を実現するとともに、液だれやノズル天面の液残りを防止でき、ノズル先端の汚染、ノズルから容器本体内への液戻りによる異物や微生物の混入などもなくなり、繰り返しの使用によっても滴下性能の劣化等の問題が生じず、滴下量のばらつきもなく安定した少量滴下が確実に行え、さらに、ノズル先端部をキャップによって確実に保護することができる、目薬の点眼用容器に好適なノズルの提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のノズルは、非フッ素系樹脂よりなるプラスチック成形体で形成されるノズルであって、前記プラスチック成形体を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれている構成としてある。
また、本発明のノズルは、液滴を滴下させるノズルであって、当該ノズルの先端部表面が、ノズル中心側に位置する第一の表面と、この第一の表面の外周側に連続する第二の表面とを備え、前記第一の表面と第二の表面とが、表面自由エネルギーの異なる表面からなる構成としてある。
また、本発明のノズルは、液滴を滴下させるノズルであって、当該ノズルの先端部表面が、ノズル中心側に位置する第一の表面と、この第一の表面の外周側に連続する第二の表面とを備え、前記第一の表面と第二の表面とが、表面自由エネルギーの異なる表面からなる構成としてある。
本発明によれば、点眼用容器における滴下量の少量化を実現するとともに、液だれやノズル天面の液残りを防止でき、ノズル先端の汚染、ノズルから容器本体内への液戻りによる異物や微生物の混入などもなくなり、繰り返しの使用によっても滴下性能の劣化等の問題が生じることも防止できる。
また、滴下量のばらつきもなく、安定した少量滴下が確実に行えるようになり、さらに、ノズル先端部をキャップによって確実に保護することができる。
これによって、例えば目薬の点眼用容器に好適なノズルを実現することができる。
また、滴下量のばらつきもなく、安定した少量滴下が確実に行えるようになり、さらに、ノズル先端部をキャップによって確実に保護することができる。
これによって、例えば目薬の点眼用容器に好適なノズルを実現することができる。
以下、本発明に係るノズルの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係るノズルを示す、(a)は点眼用容器全体の断面図、(b)は(a)に示すノズルの先端部分の拡大断面図である。
同じく図2は、本発明の第二実施形態に係るノズルを示す、(a)は点眼用容器全体の断面図、(b)は(a)に示すノズルの先端部分の拡大断面図である。
図1は、本発明の第一実施形態に係るノズルを示す、(a)は点眼用容器全体の断面図、(b)は(a)に示すノズルの先端部分の拡大断面図である。
同じく図2は、本発明の第二実施形態に係るノズルを示す、(a)は点眼用容器全体の断面図、(b)は(a)に示すノズルの先端部分の拡大断面図である。
[点眼用容器]
同図に示すように、本発明の実施形態に係るノズルは、目薬の点眼用容器1の注出口となるノズル10を構成している。
具体的には、点眼用容器1は、内部に目薬となる液体を収容・貯留可能な容器本体2と、この容器本体2の上面(滴下使用時の底面)のほぼ中心から突出した、液体の注出手段となるノズル10(10A,10B)を備えている。容器本体2とノズル10とは連通しており、容器本体2に貯留された目薬がノズル10の先端部の開口から、容器外部に注出・滴下されるようになっている。
同図に示すように、本発明の実施形態に係るノズルは、目薬の点眼用容器1の注出口となるノズル10を構成している。
具体的には、点眼用容器1は、内部に目薬となる液体を収容・貯留可能な容器本体2と、この容器本体2の上面(滴下使用時の底面)のほぼ中心から突出した、液体の注出手段となるノズル10(10A,10B)を備えている。容器本体2とノズル10とは連通しており、容器本体2に貯留された目薬がノズル10の先端部の開口から、容器外部に注出・滴下されるようになっている。
[ノズル]
本発明の実施形態に係るノズル10(10A,10B)は、図1及び2に示すように、容器本体2とは別体に形成されており、容器本体2に形成されたノズル取付用の突出部分に挿入・嵌合されて容器本体2と一体となって、点眼用容器1を構成する。
具体的には、ノズル10は、例えば円筒形状に形成され、容器本体2の液体の貯留空間と連通するようになっている。そして、その筒状のノズル10の先端部の開口を介して、容器本体2の内部から液体が注出・滴下される。
本発明の実施形態に係るノズル10(10A,10B)は、図1及び2に示すように、容器本体2とは別体に形成されており、容器本体2に形成されたノズル取付用の突出部分に挿入・嵌合されて容器本体2と一体となって、点眼用容器1を構成する。
具体的には、ノズル10は、例えば円筒形状に形成され、容器本体2の液体の貯留空間と連通するようになっている。そして、その筒状のノズル10の先端部の開口を介して、容器本体2の内部から液体が注出・滴下される。
また、ノズル10を含む容器本体2には、後述するキャップ20が着脱可能に装着されるようになっている(図11~15参照)。このようなキャップ20が備えられることによって、ノズル10が覆われ、容器本体2の内部が密閉されるとともに、ノズル10の先端部が保護されるようになっている。
具体的には、ノズル10が装着される容器本体2の突出部表面には、キャップ20の内面との間で互いに螺合する螺子構造が備えられ、容器本体2に対してキャップ20が螺合により着脱可能に装着され、キャップ20が装着された状態で容器本体2が密封されるようになっている。
具体的には、ノズル10が装着される容器本体2の突出部表面には、キャップ20の内面との間で互いに螺合する螺子構造が備えられ、容器本体2に対してキャップ20が螺合により着脱可能に装着され、キャップ20が装着された状態で容器本体2が密封されるようになっている。
また、後述するように、第一実施形態に係るノズル10Aでは、図1に示すように、ノズル10Aの先端部11Aに連続する側面部12Aが、先端部11Aに向かって傾斜するテーパ形状に形成されており、この側面部12Aが、キャップ20の内面のライナー21に当接・押圧されて、容器本体2が密閉されるようになっている。
一方、第二実施形態に係るノズル10Bでは、図2に示すように、ノズル10Bの先端部を構成する第二の滴下部12Bの側面部12Bbが、先端部に向かって傾斜するテーパ形状に形成されており、この第二の滴下部12Bの側面部12Bbと、第一の滴下部11Bの先端(第一の表面11Ba)が、キャップ20の内面のライナー21に当接・押圧されて、容器本体2が密閉されるようになっている。
キャップ20の詳細については、図11~15を参照して後述する。
一方、第二実施形態に係るノズル10Bでは、図2に示すように、ノズル10Bの先端部を構成する第二の滴下部12Bの側面部12Bbが、先端部に向かって傾斜するテーパ形状に形成されており、この第二の滴下部12Bの側面部12Bbと、第一の滴下部11Bの先端(第一の表面11Ba)が、キャップ20の内面のライナー21に当接・押圧されて、容器本体2が密閉されるようになっている。
キャップ20の詳細については、図11~15を参照して後述する。
ここで、容器本体2及びノズル10は、後述するキャップ20を含めて、所定のプラスチック材料により形成される。
容器本体2・ノズル10を形成するプラスチック材料としては、特に制限されず、公知の点眼用容器やプラスチックボトル等と同様、各種の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)に代表されるポリエステル樹脂で形成することができる。
特に、本発明に係るノズル10については、後述するように、ノズル先端部(先端部11A,第二の表面12Ba)の表面に凹凸面からなる粗面100を形成することから(図7~10参照)、凹凸面100の形態安定性、強度等の観点から、非フッ素系樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂を採用することが好ましい。
容器本体2・ノズル10を形成するプラスチック材料としては、特に制限されず、公知の点眼用容器やプラスチックボトル等と同様、各種の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)に代表されるポリエステル樹脂で形成することができる。
特に、本発明に係るノズル10については、後述するように、ノズル先端部(先端部11A,第二の表面12Ba)の表面に凹凸面からなる粗面100を形成することから(図7~10参照)、凹凸面100の形態安定性、強度等の観点から、非フッ素系樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂を採用することが好ましい。
このようなプラスチック樹脂材料を用いて、射出成形等の公知の技術を用いて、容器本体2及びノズル10を形成することができる。
なお、容器本体2とノズル10とは別体(別部品)として形成されることから、容器本体2を非プラスチック材料、例えばガラスや金属によって形成することもできる。また、容器本体2とノズル10とを、ブローフィルシール成形法などの一体成形により一体的に構成することも可能である。
本実施形態のノズル10の成形方法については、図16,18~20を参照しつつ後述する。
なお、容器本体2とノズル10とは別体(別部品)として形成されることから、容器本体2を非プラスチック材料、例えばガラスや金属によって形成することもできる。また、容器本体2とノズル10とを、ブローフィルシール成形法などの一体成形により一体的に構成することも可能である。
本実施形態のノズル10の成形方法については、図16,18~20を参照しつつ後述する。
[撥液加工]
そして、本発明の実施形態に係るノズル10は、ノズル先端部に所定の撥液加工を施すことにより、容器本体2に収容された液体を、ノズル先端部から確実かつ安定的に、所望の滴下量の液滴を注出・滴下させることができるようになっている。
図3は、撥液加工の有無によるノズルの液滴の状態を模式的に示す説明図であり、(a)は撥液加工のないノズルの場合、(b)は撥液加工のあるノズルの場合である。
まず、図3(a)に示すように、ノズルの先端部の表面に撥液加工を施していない場合、例えばバルクのプラスチック樹脂の表面そのままの場合には、表面の撥液性が「低い」ために、ノズルから注出された液滴はノズル先端の表面に付着して広がり、ほぼ半球体状に広がってしまう。そして、ノズル先端に広がった液体は、相当量にならないとノズル表面から離脱せず、その結果、所望したよりも大量の液滴が滴下され、かつ、ノズルの内径を無視できるほど拡がった場合は、ノズルの内径によっては液滴量を制御することが困難となる。
そして、本発明の実施形態に係るノズル10は、ノズル先端部に所定の撥液加工を施すことにより、容器本体2に収容された液体を、ノズル先端部から確実かつ安定的に、所望の滴下量の液滴を注出・滴下させることができるようになっている。
図3は、撥液加工の有無によるノズルの液滴の状態を模式的に示す説明図であり、(a)は撥液加工のないノズルの場合、(b)は撥液加工のあるノズルの場合である。
まず、図3(a)に示すように、ノズルの先端部の表面に撥液加工を施していない場合、例えばバルクのプラスチック樹脂の表面そのままの場合には、表面の撥液性が「低い」ために、ノズルから注出された液滴はノズル先端の表面に付着して広がり、ほぼ半球体状に広がってしまう。そして、ノズル先端に広がった液体は、相当量にならないとノズル表面から離脱せず、その結果、所望したよりも大量の液滴が滴下され、かつ、ノズルの内径を無視できるほど拡がった場合は、ノズルの内径によっては液滴量を制御することが困難となる。
これに対して、図3(b)に示すように、ノズルの先端部の表面に撥液加工を施した場合、例えばプラスチック樹脂の表面をフッ素化処理や粗面化処理した場合には、表面の撥液性が「高い」ために、ノズルから注出される液滴はノズル先端に濡れ拡がることなく、ほぼ球体状となる。そして、液滴とノズル先端の密着力より液滴の重量が上回ったタイミングで、液滴はノズル表面から離脱して転落・滴下されるようになる。液滴は濡れ拡がっていないので密着力は小さく、滴下する液滴は少量となる、また、ノズルの内径を所定の寸法に設定することで、所望の滴下量の液滴を注出・滴下させることができる。
ただ、ノズル表面をフッ素化や粗面化により撥液性を高くした場合でも、注出される液滴の滴下量にばらつきが生じる場合がある。
図4は、先端部表面を撥液加工したノズルにおける滴下量のばらつきを模式的に示す説明図である。
まず、先端部表面を撥液加工したノズルから滴下される液滴は、正常な場合には図4(a)に示すように、ノズル先端の開口の中心で球体状となり、液滴が一定重量に至った時点でノズル先端から離脱して落下・滴下されるようになる。
図4は、先端部表面を撥液加工したノズルにおける滴下量のばらつきを模式的に示す説明図である。
まず、先端部表面を撥液加工したノズルから滴下される液滴は、正常な場合には図4(a)に示すように、ノズル先端の開口の中心で球体状となり、液滴が一定重量に至った時点でノズル先端から離脱して落下・滴下されるようになる。
ところが、撥液加工したノズル表面の撥液性に偏りがある場合には、ノズルから注出される液滴は、より撥液性の低い側に移動し、例えば図4(b)に示すように、ノズル開口の中心から偏った状態となってしまう。このような状態では、正常な場合と比較して液滴が大きくなるため、滴下される滴下量も、本来の正常な場合よりも大きなものとなってしまう。
また、液体をノズルから注出させる際に、液体中に気泡が発生・混入する、所謂エアの噛み込みが発生する場合がある。このようなエアの噛み込みがあると、ノズルから注出される液滴は、例えば図4(c)に示すように、液量の異なる複数の液滴に分離されてしまい、これら複数の液滴が個別に又は一体となって滴下されることで、本来の正常な場合とは異なる滴下量となってしまうことがある。
また、液体をノズルから注出させる際に、液体中に気泡が発生・混入する、所謂エアの噛み込みが発生する場合がある。このようなエアの噛み込みがあると、ノズルから注出される液滴は、例えば図4(c)に示すように、液量の異なる複数の液滴に分離されてしまい、これら複数の液滴が個別に又は一体となって滴下されることで、本来の正常な場合とは異なる滴下量となってしまうことがある。
これに対して、ノズルの先端部に撥液加工を施す場合に、さらに、図4(d)に示すように、ノズル先端の開口の外周に、先端面よりも突出する突出部分(図4(d)に示す周状突起部(バリ))が存在すると、上記のような滴下量のばらつきを防止することが可能となる。
すなわち、ノズルの開口外周に突出部分があることで、ノズルから注出された液滴はノズル先端には接触せずに、突出部分の先端部のみと接触した状態で球体状になる。このため、液滴はノズル先端の開口中心に形成・誘導されることになり、液滴がノズル先端面の偏った位置に注出されることが防止され、また、注出される液滴内に気泡等が存在することによって液滴が複数に分離して注出されることも防止できるようになる。このため、図4(b),(c)に示したような液滴の偏りやばらつきがなく、より確実かつ安定して、所望の滴下量の液滴を注出・滴下させることが可能となる。
すなわち、ノズルの開口外周に突出部分があることで、ノズルから注出された液滴はノズル先端には接触せずに、突出部分の先端部のみと接触した状態で球体状になる。このため、液滴はノズル先端の開口中心に形成・誘導されることになり、液滴がノズル先端面の偏った位置に注出されることが防止され、また、注出される液滴内に気泡等が存在することによって液滴が複数に分離して注出されることも防止できるようになる。このため、図4(b),(c)に示したような液滴の偏りやばらつきがなく、より確実かつ安定して、所望の滴下量の液滴を注出・滴下させることが可能となる。
本実施形態では、このような原理に基づいて、まず、容器本体20から液体を注出させるノズル10の先端部に所定の撥液加工・撥液構造を付与することにより、ノズル10の先端部表面の撥液性を高めるようにしてある。
その上で、ノズル表面の撥液性の偏りやエアの噛み込み等による滴下量のばらつきを排除する観点から、積極的に撥液性の偏りを作り出して、液滴が必ずノズル10の中心に形成されるように誘導するために、撥液加工されたノズル表面よりも撥液性の低い表面をノズル中心に設けるようにしている。
具体的には、本発明のノズル10は、以下に示すような第一実施形態に係るノズル10Aと第二実施形態に係るノズル10Bとして実施できるようになっている(図1,2参照)。
その上で、ノズル表面の撥液性の偏りやエアの噛み込み等による滴下量のばらつきを排除する観点から、積極的に撥液性の偏りを作り出して、液滴が必ずノズル10の中心に形成されるように誘導するために、撥液加工されたノズル表面よりも撥液性の低い表面をノズル中心に設けるようにしている。
具体的には、本発明のノズル10は、以下に示すような第一実施形態に係るノズル10Aと第二実施形態に係るノズル10Bとして実施できるようになっている(図1,2参照)。
[第一実施形態]
第一実施形態に係るノズル10Aは、ノズル10Aの先端部11Aの表面を、所定の方法によりフッ素化・粗面化するようにしてある。
まず、非フッ素系樹脂よりなるプラスチック成形体で形成されるノズル10Aについて、プラスチック成形体を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれるようにしてある。
さらに、そのようにフッ素化されるノズル10Aの先端部11Aは、必要に応じて表面を粗面化することができる。
このようにして、ノズル10Aの先端部11Aをフッ素化・粗面化することにより、ノズル10Aの撥液性を高めることができ(図3,4参照)、容器本体2から注出される液体(目薬)がノズル10Aの先端部11Aに対して広範囲に濡れることを防ぎ、開口11Aaの内径を調整・設定することで、ノズル10Aから注出される液体の滴下量を任意に設定することができる。
第一実施形態に係るノズル10Aは、ノズル10Aの先端部11Aの表面を、所定の方法によりフッ素化・粗面化するようにしてある。
まず、非フッ素系樹脂よりなるプラスチック成形体で形成されるノズル10Aについて、プラスチック成形体を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれるようにしてある。
さらに、そのようにフッ素化されるノズル10Aの先端部11Aは、必要に応じて表面を粗面化することができる。
このようにして、ノズル10Aの先端部11Aをフッ素化・粗面化することにより、ノズル10Aの撥液性を高めることができ(図3,4参照)、容器本体2から注出される液体(目薬)がノズル10Aの先端部11Aに対して広範囲に濡れることを防ぎ、開口11Aaの内径を調整・設定することで、ノズル10Aから注出される液体の滴下量を任意に設定することができる。
このように、第一実施形態では、ノズル10Aの先端部11Aをフッ素化・粗面化することにより、容器本体20から液体を注出させるノズル10Aの先端部11Aに所定の撥液加工・撥液構造を付与するようにしてある。
本実施形態に係るノズル10Aの先端部11Aのフッ素化・粗面化による撥液構造の動作原理について、図7~10を参照しつつ後述する。
そして、このようにしてノズル10Aの撥液性を高めることで、ノズル10Aの開口11Aaの内径に応じて所望の滴下量(例えば10μl以下)の液体を注出・滴下させることができるようになる。
さらに、そのように撥液加工されたノズル10Aは、後述するキャップ20によって保護されるようになっており、ノズル10Aの先端部11Aの粗面化構造の破損・劣化等が生じないようになっている。
本実施形態に係るノズル10Aの先端部11Aのフッ素化・粗面化による撥液構造の動作原理について、図7~10を参照しつつ後述する。
そして、このようにしてノズル10Aの撥液性を高めることで、ノズル10Aの開口11Aaの内径に応じて所望の滴下量(例えば10μl以下)の液体を注出・滴下させることができるようになる。
さらに、そのように撥液加工されたノズル10Aは、後述するキャップ20によって保護されるようになっており、ノズル10Aの先端部11Aの粗面化構造の破損・劣化等が生じないようになっている。
なお、以下に示すように、ノズル10Aの先端部11Aは、フッ素化され、かつ、先端部11Aの表面が粗面化されることが、撥液性を向上させることから好ましい。
但し、ノズル10Aの先端部11Aは、少なくともフッ素化されていれば、非フッ素系樹脂からなるノズル10Aに撥液性能を付与することができる。また、後述するように、先端部11Aをフッ素化するためのプラズマ処理(図20参照)は、非常にアタック性の強いもので、プラズマ処理によってノズル10Aの先端部11Aの表面には微細な凹凸が形成されて粗面化される。
従って、本実施形態に係るノズル10Aは、先端部11Aが少なくともフッ素化されていればよく、必要に応じて、さらに先端部11Aの表面を粗面化するものであれば良い。
但し、ノズル10Aの先端部11Aは、少なくともフッ素化されていれば、非フッ素系樹脂からなるノズル10Aに撥液性能を付与することができる。また、後述するように、先端部11Aをフッ素化するためのプラズマ処理(図20参照)は、非常にアタック性の強いもので、プラズマ処理によってノズル10Aの先端部11Aの表面には微細な凹凸が形成されて粗面化される。
従って、本実施形態に係るノズル10Aは、先端部11Aが少なくともフッ素化されていればよく、必要に応じて、さらに先端部11Aの表面を粗面化するものであれば良い。
[第二実施形態]
第二実施形態に係るノズル10Bは、基本的な構成や材質等については、上述した第一実施形態のノズル10Aとほぼ同様となっている。
そして、第二実施形態に係るノズル10Bは、ノズル先端の構成が、第一実施形態のノズル10Aと異なっている。
すなわち、第二実施形態に係るノズル10Bは、先端部表面が、ノズル中心側に位置する第一の表面11Baと、第一の表面11Baの外周側に連続する第二の表面12Baとを備えており、第一の表面11Baと第二の表面12Baとが、表面自由エネルギーの異なる表面からなる、具体的には、第二の表面12Baが第一の表面11Baよりも高い撥液性を有する構成となっている。
第二実施形態に係るノズル10Bは、基本的な構成や材質等については、上述した第一実施形態のノズル10Aとほぼ同様となっている。
そして、第二実施形態に係るノズル10Bは、ノズル先端の構成が、第一実施形態のノズル10Aと異なっている。
すなわち、第二実施形態に係るノズル10Bは、先端部表面が、ノズル中心側に位置する第一の表面11Baと、第一の表面11Baの外周側に連続する第二の表面12Baとを備えており、第一の表面11Baと第二の表面12Baとが、表面自由エネルギーの異なる表面からなる、具体的には、第二の表面12Baが第一の表面11Baよりも高い撥液性を有する構成となっている。
より具体的には、図2に示す例では、ノズル10Bは、別体に形成された第一の滴下部11Bと第二の滴下部12Bとが組み合わされることによって構成されている。
図2(b)に示すように、まず、第二の滴下部12Bがノズル10Bの本体を構成しており、この第二の滴下部12Bの先端部の中心には、第一の滴下部11Bが挿入・嵌合される開口(貫通孔)が備えられている。そして、この第二の滴下部12Bの先端部表面が、第二の表面12Baとなっている。
第一の滴下部11Bは、第二の滴下部12Bの第二の表面12Baの中心の貫通孔に挿入・嵌合される中空筒状部材からなり、この第一の滴下部11Bが、容器本体2に貯留された液体が通過・滴下できるノズル開口を構成している。そして、この第一の滴下部11Bの先端部表面が、第一の表面11Baとなっている。
図2(b)に示すように、まず、第二の滴下部12Bがノズル10Bの本体を構成しており、この第二の滴下部12Bの先端部の中心には、第一の滴下部11Bが挿入・嵌合される開口(貫通孔)が備えられている。そして、この第二の滴下部12Bの先端部表面が、第二の表面12Baとなっている。
第一の滴下部11Bは、第二の滴下部12Bの第二の表面12Baの中心の貫通孔に挿入・嵌合される中空筒状部材からなり、この第一の滴下部11Bが、容器本体2に貯留された液体が通過・滴下できるノズル開口を構成している。そして、この第一の滴下部11Bの先端部表面が、第一の表面11Baとなっている。
このように、第二実施形態では、第二の滴下部12Bと第一の滴下部11Bとが一体となってノズル10Bを構成している。
そして、これら第一の滴下部11Bと第二の滴下部12Bの各先端部の表面が、第一の表面11Baと第二の表面12Baを構成しており、第一の表面11Baと第二の表面12Baとが異なる表面自由エネルギーを有する構成となっている。
液体の表面自由エネルギーに比べて固体の表面自由エネルギーが大きいと、液体は固体に対して濡れやすくなり、その逆に、固体の表面自由エネルギーが小さいと、液体は固体に対して濡れにくくなり、撥液性を呈するようになる。
つまり、固体の表面自由エネルギーの大小で撥液性が変化するようになる。
第一の表面11Baと第二の表面12Baの表面自由エネルギーを異ならせる(撥液性の付与)ことについては、上述した図3,4で説明した通りであり、また、撥液構造の動作原理については、図7~10を参照しつつ後述する。
そして、これら第一の滴下部11Bと第二の滴下部12Bの各先端部の表面が、第一の表面11Baと第二の表面12Baを構成しており、第一の表面11Baと第二の表面12Baとが異なる表面自由エネルギーを有する構成となっている。
液体の表面自由エネルギーに比べて固体の表面自由エネルギーが大きいと、液体は固体に対して濡れやすくなり、その逆に、固体の表面自由エネルギーが小さいと、液体は固体に対して濡れにくくなり、撥液性を呈するようになる。
つまり、固体の表面自由エネルギーの大小で撥液性が変化するようになる。
第一の表面11Baと第二の表面12Baの表面自由エネルギーを異ならせる(撥液性の付与)ことについては、上述した図3,4で説明した通りであり、また、撥液構造の動作原理については、図7~10を参照しつつ後述する。
このように、第二実施形態に係るノズル10Bは、先端部表面を、ノズル中心側に位置する第一の表面11Baと、第一の表面11Baの外周側に連続する第二の表面12Baとの2種類(2段階)の表面構成としており、第一の表面11Baと第二の表面12Baとが異なる表面自由エネルギーを有する、すなわち、第二の表面12Baが第一の表面11Baよりも高い撥液性を有するように構成してある。
第二実施形態では、このような撥液性の基準を用いて、ノズル10の先端部表面を構成する二つの表面、第一の表面11Baと第二の表面12Baについて、第一の表面11Baを高エネルギー表面、第二の表面12Baを低エネルギー表面として、第二の表面12Baの撥液性が第一の表面11Baよりも高くなるように、ノズル10Bを構成するようにしてある。
例えば、第一の表面11Baは、対象となる液体に対してθE<90°となるように構成するとともに、第二の表面12Baは、θE≧90°となるように構成することができる。
例えば、第一の表面11Baは、対象となる液体に対してθE<90°となるように構成するとともに、第二の表面12Baは、θE≧90°となるように構成することができる。
より具体的には、本実施形態では、第一の表面11Baについては、例えばバルクのプラスチック樹脂の(撥液性の低い)表面そのままによって構成するとともに、第二の表面12Baについては、第一実施形態のノズル10Aと同様に、ノズル10Bの先端部の表面を表面処理、例えば所定の方法によりフッ素化処理や粗面化処理することにより(撥液性の高い)表面に構成することができる。
通常、何も表面処理されていないプラスチック樹脂の表面は、目薬など界面活性剤や油脂が含有した液体に対しては、上述した「接触角」はθE<90°となり、撥液性は「低い」(濡れ性の高い高エネルギー)表面となる。一方、樹脂の表面にフッ素化や粗面化などの表面処理を施すことにより、「接触角」がθE≧90°となる撥液性の「高い」(濡れ性の低い低エネルギー)表面に改質することができる。
これによって、ノズル10Bの先端部表面を構成する二つの表面のうち、第一の表面11Baの撥液性を「低く」(表面自由エネルギーを高く)、第二の表面12Baの撥液性を「高く」(表面自由エネルギーを低く)することができる。
通常、何も表面処理されていないプラスチック樹脂の表面は、目薬など界面活性剤や油脂が含有した液体に対しては、上述した「接触角」はθE<90°となり、撥液性は「低い」(濡れ性の高い高エネルギー)表面となる。一方、樹脂の表面にフッ素化や粗面化などの表面処理を施すことにより、「接触角」がθE≧90°となる撥液性の「高い」(濡れ性の低い低エネルギー)表面に改質することができる。
これによって、ノズル10Bの先端部表面を構成する二つの表面のうち、第一の表面11Baの撥液性を「低く」(表面自由エネルギーを高く)、第二の表面12Baの撥液性を「高く」(表面自由エネルギーを低く)することができる。
ここで、撥液性を「高く」(表面自由エネルギーを低く)する第二の表面12Baについては、第一実施形態に係るノズル10Aと同様に、例えば非フッ素系樹脂よりなるプラスチック成形体で形成されるノズル10Bの先端部表面について、プラスチック成形体を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれるようにすることでフッ素化することができる。さらに、そのようにフッ素化されるノズル10Bの第二の表面12Baは、必要に応じて表面を粗面化することができる。
このようにして、ノズル10Bの先端部の第二の表面12Baをフッ素化・粗面化することにより、ノズル10Bの中心側の第一の表面11Baよりも撥液性を高めることにより、容器本体2から液体(目薬)が注出される際に、液滴が第一の表面11Baのみで形成されるように誘導することができ、注出された液体が第二の表面12Ba側まで広範囲に濡れ広がることを防止することができるようになる。
従って、ノズル10Bの開口の内径及び第一の表面11Baの表面積や形状を調整・設定することで、ノズル10Bから注出される液体の滴下量を任意かつ少量に設定することが可能となる。
このようにして、ノズル10Bの先端部の第二の表面12Baをフッ素化・粗面化することにより、ノズル10Bの中心側の第一の表面11Baよりも撥液性を高めることにより、容器本体2から液体(目薬)が注出される際に、液滴が第一の表面11Baのみで形成されるように誘導することができ、注出された液体が第二の表面12Ba側まで広範囲に濡れ広がることを防止することができるようになる。
従って、ノズル10Bの開口の内径及び第一の表面11Baの表面積や形状を調整・設定することで、ノズル10Bから注出される液体の滴下量を任意かつ少量に設定することが可能となる。
このように、第二実施形態に係るノズル10Bは、先端部表面が、ノズル中心側に位置する第一の表面11Baと、第一の表面11Baの外周側に連続する第二の表面12Baとを備えており、第二の表面12Baが第一の表面11Baよりも高い撥液性を有するようにしてある。
より具体的には、上述したように、ノズル10Bを第一の滴下部11Bと第二の滴下部12Bの二つの部材により構成して、第一の滴下部11Bの表面を第一の表面11Ba、第二の滴下部12Bの表面を第二の表面12Baとし、第二の表面12Baのみを、所定の撥水加工を施すことにより、第一の表面11Baよりも高い撥液性を有するにしてある。
より具体的には、上述したように、ノズル10Bを第一の滴下部11Bと第二の滴下部12Bの二つの部材により構成して、第一の滴下部11Bの表面を第一の表面11Ba、第二の滴下部12Bの表面を第二の表面12Baとし、第二の表面12Baのみを、所定の撥水加工を施すことにより、第一の表面11Baよりも高い撥液性を有するにしてある。
このようにノズル10Bの撥液性を高める第二の表面12Baと、液滴をノズル10Bの中心に誘導する第一の表面11Baを備えることで、ノズル10Bの開口の内径や第一の表面11Baの表面積や形状に応じて所望の滴下量(例えば10μl以下)の液体を、滴下量がばらつきを生じることなく、安定的に注出・滴下させることができるようにしてある。
また、そのように第一/第二の表面12Ba,12Baを備えるノズル10Bは、後述するキャップ20によって保護されるようになっており、ノズル10Bの第二の表面12Baの液滴加工・液滴造の破損・劣化等が生じないようになっている。
また、そのように第一/第二の表面12Ba,12Baを備えるノズル10Bは、後述するキャップ20によって保護されるようになっており、ノズル10Bの第二の表面12Baの液滴加工・液滴造の破損・劣化等が生じないようになっている。
なお、以上のような第二実施形態のノズル10Bについても、第一実施形態の場合と同様に、ノズル10Bの先端部は、フッ素化され、かつ、その表面が粗面化されることが、撥液性を向上させることから好ましい。
但し、ノズル10Bの先端部は、少なくともフッ素化されていれば、非フッ素系樹脂からなるノズル10Bに撥液性能を付与することができる。また、後述するように、先端部表面をフッ素化するためのプラズマ処理(図17参照)は、非常にアタック性の強いもので、プラズマ処理によってノズル10Bの先端部の表面には微細な凹凸が形成されて粗面化される。
従って、第二実施形態のノズルBについては、第二の表面12Baが少なくともフッ素化されていればよく、必要に応じて、さらに先端部の表面を粗面化するものであれば良い。
但し、ノズル10Bの先端部は、少なくともフッ素化されていれば、非フッ素系樹脂からなるノズル10Bに撥液性能を付与することができる。また、後述するように、先端部表面をフッ素化するためのプラズマ処理(図17参照)は、非常にアタック性の強いもので、プラズマ処理によってノズル10Bの先端部の表面には微細な凹凸が形成されて粗面化される。
従って、第二実施形態のノズルBについては、第二の表面12Baが少なくともフッ素化されていればよく、必要に応じて、さらに先端部の表面を粗面化するものであれば良い。
[ノズル表面の構成]
以下、上記のような本発明の第二実施形態に係る第一の表面11Baと第二の表面12Baからなる二段階の表面構造を備えるノズル10Bの具体的な表面構成について図5,6を参照しつつ説明する。
図5及び図6は、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bのノズル先端部の第一/第二の表面の実施形態を模式的に示す説明図である。
第二実施形態に係るノズル10Bでは、まず基本的な構成として、図5(a)に示すように、筒状の第一の滴下部11Bと、その外周に配置される第二の滴下部12Bとを備える場合に、第一の滴下部11Bの先端(第一の表面11Ba)を、第二の滴下部12Bの先端(第二の表面12Ba)から突出させて構成することができる。
以下、上記のような本発明の第二実施形態に係る第一の表面11Baと第二の表面12Baからなる二段階の表面構造を備えるノズル10Bの具体的な表面構成について図5,6を参照しつつ説明する。
図5及び図6は、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bのノズル先端部の第一/第二の表面の実施形態を模式的に示す説明図である。
第二実施形態に係るノズル10Bでは、まず基本的な構成として、図5(a)に示すように、筒状の第一の滴下部11Bと、その外周に配置される第二の滴下部12Bとを備える場合に、第一の滴下部11Bの先端(第一の表面11Ba)を、第二の滴下部12Bの先端(第二の表面12Ba)から突出させて構成することができる。
このようにすると、ノズル10Bの開口外周に第一の滴下部11B(第一の表面11Ba)が突出して存在し、かつ、第二の表面12Baの方が第一の表面11Baよりも撥水性が高いことから、ノズル10Bから注出された液滴は第二の滴下部12B(第二の表面12Ba)には接触せずに、突出する第一の滴下部11Bの表面(第一の表面11Ba)のみに接触した状態となるように形成・誘導される。
これによって、第二の表面12Baに撥液性のばらつきがあってもその影響を受けず、また、エアの噛み込みが生じた場合にも液滴が第二の表面12Ba側に分離・分散することもなく、液滴は必ずノズル10Bの開口中心に形成されるように誘導され、液滴の偏りやばらつきが生じることなく、確実かつ安定した注出・滴下を行わせることができる。
これによって、第二の表面12Baに撥液性のばらつきがあってもその影響を受けず、また、エアの噛み込みが生じた場合にも液滴が第二の表面12Ba側に分離・分散することもなく、液滴は必ずノズル10Bの開口中心に形成されるように誘導され、液滴の偏りやばらつきが生じることなく、確実かつ安定した注出・滴下を行わせることができる。
また、以上のような基本構成に対して、例えば図5(b)に示すように、第一の滴下部11B(第一の表面11Ba)を構成する筒状部をより肉厚とすることができる。
このようにすると、撥液性の低い(濡れ性の高い)第一の表面11Baの面積をより大きく(広く)することができ、より確実に、液滴をノズル中心に誘導することができるとともに、図5(a)の場合と比較して、大きな液滴を形成することができる。
このようにすると、撥液性の低い(濡れ性の高い)第一の表面11Baの面積をより大きく(広く)することができ、より確実に、液滴をノズル中心に誘導することができるとともに、図5(a)の場合と比較して、大きな液滴を形成することができる。
また、この場合に、例えば図5(c)に示すように、第一の滴下部11Bの、第二の滴下部12Bから突出している側面に、第二の表面12Baと同様に、所定の撥液加工を施すこともできる。
このようにすると、液滴が突出している第一の滴下部11Bの側面からも撥液されることにより、図5(b)の場合と比較して、さらに確実に液滴を第二の表面12Baから撥液・離間させて、ノズル中心に誘導して形成することができる。
このようにすると、液滴が突出している第一の滴下部11Bの側面からも撥液されることにより、図5(b)の場合と比較して、さらに確実に液滴を第二の表面12Baから撥液・離間させて、ノズル中心に誘導して形成することができる。
また、第一の滴下部11Bは、図5(d)に示すように、第二の滴下部12Bの先端(第二の表面12Ba)から突出させないように、第一の表面11Baと第二の表面12Baとがほぼ「面一」となるように構成することもできる。
この場合にも、第二の表面12Baの高い撥液性(低エネルギー表面)と、第一の表面11Baの高い濡れ性(高エネルギー表面)によって、液滴を第二の滴下部12B(第二の表面12Ba)側に行かせずに、第一の滴下部11Bの表面部(第一の表面11Ba)のみに接触した状態に形成・誘導することができる。
また、この場合には、第一の滴下部11Bが突出していない分、液滴の球体が大きく広がることが抑制され、図5(a)の場合と比較して、液量の少ない、より微小な液滴とすることができる。
この場合にも、第二の表面12Baの高い撥液性(低エネルギー表面)と、第一の表面11Baの高い濡れ性(高エネルギー表面)によって、液滴を第二の滴下部12B(第二の表面12Ba)側に行かせずに、第一の滴下部11Bの表面部(第一の表面11Ba)のみに接触した状態に形成・誘導することができる。
また、この場合には、第一の滴下部11Bが突出していない分、液滴の球体が大きく広がることが抑制され、図5(a)の場合と比較して、液量の少ない、より微小な液滴とすることができる。
また、図5(a)及び(b)では、第一の滴下部11Bの表面部(第一の表面11Ba)は、いずれも、ノズル中心線を含む断面における断面形状が矩形形状になっているが、これを例えば、図5(e)に示すように、第一の滴下部11Bの先端をテーパ形状に先細り形状にすることによって、第一の表面11Baを滴下方向に縮小するテーパ形状にすることができる。
このようにすると、第一の滴下部11Bの先端面で構成される第一の表面11Baの面積を、図5(a)及び(b)の場合と比較して小さくすることができ、第一の表面11Baと液滴の密着力を減少させることで、形成される液滴をより小さな球体、より少ない液量で形成することができる。
このようにすると、第一の滴下部11Bの先端面で構成される第一の表面11Baの面積を、図5(a)及び(b)の場合と比較して小さくすることができ、第一の表面11Baと液滴の密着力を減少させることで、形成される液滴をより小さな球体、より少ない液量で形成することができる。
また、第一の滴下部11Bの先端面で構成される第一の表面11Baの面積は、図5(a)~(e)に示す場合よりも、さらに大きく形成することもできる。
例えば、図5(f)に示すように、第一の滴下部11Bの先端をラッパ状に広がるように形成して、第一の表面11Baを滴下方向に拡大するテーパ形状にすることで、第一の表面11Baをより大きく・広くすることもできる。
このようにすると、第一の滴下部11Bの先端面で構成される第一の表面11Baの面積を、図5(a)~(e)の場合と比較してより大きくすることができ、第一の表面11Baと液滴の密着力を増大させることで、より多い液量・より大きな球体の液滴を保持できるようになり、液量の多い、より大粒の液滴を形成することができる。
例えば、図5(f)に示すように、第一の滴下部11Bの先端をラッパ状に広がるように形成して、第一の表面11Baを滴下方向に拡大するテーパ形状にすることで、第一の表面11Baをより大きく・広くすることもできる。
このようにすると、第一の滴下部11Bの先端面で構成される第一の表面11Baの面積を、図5(a)~(e)の場合と比較してより大きくすることができ、第一の表面11Baと液滴の密着力を増大させることで、より多い液量・より大きな球体の液滴を保持できるようになり、液量の多い、より大粒の液滴を形成することができる。
また、以上のような第一/第二の表面11Ba,12Baは、第一/第二の滴下部11B,12Bという別体の2つのパーツによって構成される以外にも、例えば図5(g)に示すように、第二の滴下部12Bの先端部に第二の表面12Baとともに、ノズル中に突出する第一の表面11Baを形成することもできる。
このような第二の滴下部12Bの先端開口から一体的に突出する第一の表面11Baは、例えばドリル等によって第二の滴下部12Bに開口(貫通孔)を穿設する場合に自然に形成される「バリ」によって構成することができ(図4(d)参照)、また、射出成形によって形成することもできる。
このような第二の滴下部12Bの先端開口から一体的に突出する第一の表面11Baは、例えばドリル等によって第二の滴下部12Bに開口(貫通孔)を穿設する場合に自然に形成される「バリ」によって構成することができ(図4(d)参照)、また、射出成形によって形成することもできる。
なお、この場合には、第二の滴下部12Bの先端部に第一の表面11Baを突出形成した後に、第一の表面11Baを被覆等して保護した状態で、第二の滴下部12Bの先端部に後述するフッ素化・粗面化処理を施して、第二の表面12Baを形成することができる。
このようにすることで、第一の表面11Baを第二の滴下部12Bの先端部に突出形成する場合だけに限らず、図5(d)に示した場合と同様に、第一の表面11Baが第二の表面12Baから突出しない形態についても、第二の滴下部12Bに第一/第二の表面12Baを一体的に形成することで構成するこが可能となる。
このように、第一/第二の表面11Ba,12Baを同一のパーツで一体的に構成できることにより、部品点数の減少や製造工程の簡略化等を図ることができる。
このようにすることで、第一の表面11Baを第二の滴下部12Bの先端部に突出形成する場合だけに限らず、図5(d)に示した場合と同様に、第一の表面11Baが第二の表面12Baから突出しない形態についても、第二の滴下部12Bに第一/第二の表面12Baを一体的に形成することで構成するこが可能となる。
このように、第一/第二の表面11Ba,12Baを同一のパーツで一体的に構成できることにより、部品点数の減少や製造工程の簡略化等を図ることができる。
さらに、第一の滴下部11Bと第二の滴下部12Bを別体のパーツで構成する場合に、第一の滴下部11Bは、図5(a)~(g)に示したような管状体・筒状体で構成される場合の他、例えば図5(h)に示すように、繊維部材や不織布等の毛細管現象によって液体を滴下可能な手段を第一の滴下部11Bとして構成することも可能である。
このように、本実施形態に係るノズル10を構成する第一の滴下部11Bは、容器本体2内の液体をノズル先端から所定量だけ滴下できる限り、特に筒状体や管状体に限定されるものではない。
このように、本実施形態に係るノズル10を構成する第一の滴下部11Bは、容器本体2内の液体をノズル先端から所定量だけ滴下できる限り、特に筒状体や管状体に限定されるものではない。
また、第一の滴下部11Bは、図6(a)に示すように、第二の滴下部12Bの先端(第二の表面12Ba)から突出させないようにし、さらに、第一の表面11Baが、第二の表面12Baの内側にテーパ状に凹んだ「面取り」形状となるように構成することもできる。これは、例えば端部内面がテーパ状に面取り加工された第一の滴下部11Bを、第二の表面12Baを形成した第二の滴下部12Bに挿入することで形成することができる。
このようにしても、ノズル10から注出された液滴は、第二の滴下部12B(第二の表面12Ba)には接触せずに、テーパ状に凹んだ第一の滴下部11Bの表面(第一の表面11Ba)のみに接触した状態となり、液滴をノズル10の開口中心に誘導して確実かつ安定した注出・滴下を行わせることができる。
このようにしても、ノズル10から注出された液滴は、第二の滴下部12B(第二の表面12Ba)には接触せずに、テーパ状に凹んだ第一の滴下部11Bの表面(第一の表面11Ba)のみに接触した状態となり、液滴をノズル10の開口中心に誘導して確実かつ安定した注出・滴下を行わせることができる。
さらに、このように第一の表面11Baを、第二の表面12Baの内側にテーパ状に凹む面取り形状にする場合には、図6(b)に示すように、面取り形状の第一の表面11Baを、第二の滴下部12Bの先端部に第二の表面12Baと一体的に形成することができる。
このようにすると、第二の滴下部12Bのみで、第一/第二の表面11Ba,12Baを構成でき、部品点数の減少や製造工程の簡略化等を図ることができる。特に、第一の滴下部11Bの挿入工程や、第一/第二の表面11Ba,12Baの位置合わせ作業も不要となり、予め第二の表面12Baを形成した第二の滴下部12Bに対して、開口の端部内面をテーパ状に面取り加工するだけで第一の表面11Baを形成できるので、作業工程を大幅に簡略化・容易化することができる。
このようにすると、第二の滴下部12Bのみで、第一/第二の表面11Ba,12Baを構成でき、部品点数の減少や製造工程の簡略化等を図ることができる。特に、第一の滴下部11Bの挿入工程や、第一/第二の表面11Ba,12Baの位置合わせ作業も不要となり、予め第二の表面12Baを形成した第二の滴下部12Bに対して、開口の端部内面をテーパ状に面取り加工するだけで第一の表面11Baを形成できるので、作業工程を大幅に簡略化・容易化することができる。
[撥液構造の動作原理]
次に、以上のような本発明の実施形態に係るノズル10の先端部の表面(第一実施形態のノズル10Aの先端部11Aの表面・第二実施形態のノズル10Bの第二の表面12Ba)に備えられるフッ素化・粗面化による撥液構造と、その動作原理について、図7~10を参照しつつ説明する。
次に、以上のような本発明の実施形態に係るノズル10の先端部の表面(第一実施形態のノズル10Aの先端部11Aの表面・第二実施形態のノズル10Bの第二の表面12Ba)に備えられるフッ素化・粗面化による撥液構造と、その動作原理について、図7~10を参照しつつ説明する。
ここで、液体に対する撥液性を向上させるには、一般に、プラスチックとしてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの含フッ素樹脂を用いることが考えられる。しかしながら、PTFEの水に対する接触角は高々115°程度であり、アルコール、油など表面張力の小さい物質が含有された液体に対しては、撥液性を示すことはない。また、含フッ素樹脂は非常に高価であり、しかも成形が困難であるため、その用途等が非常に限定されてしまうという問題がある。
このため、ポリオレフィンやポリエステルなどのフッ素を含んでいない非フッ素系樹脂を用いて形成されているプラスチック成形体について、撥液性を向上させることが課題となる。
このため、ポリオレフィンやポリエステルなどのフッ素を含んでいない非フッ素系樹脂を用いて形成されているプラスチック成形体について、撥液性を向上させることが課題となる。
また、液体の撥液性を高めるための手段としては、ノズル等の表面に撥液性の被膜を設けるという手段や、凹凸を形成するという手段が考えられる。
例えば、表面に母材とは別の撥液性の薄膜(例えばフッ素やケイ素などを含む化合物もしくは樹脂を含有する膜)を設けることにより、撥液性の向上を図ることができる。しかしながら、このような方法では、母材との密着性が不十分になり易く、繰り返し滴下を行った場合、撥液性の薄膜等が剥離・脱落してしまい、撥液性が失われるだけでなく、内溶液にコンタミするリスク等がある。
例えば、表面に母材とは別の撥液性の薄膜(例えばフッ素やケイ素などを含む化合物もしくは樹脂を含有する膜)を設けることにより、撥液性の向上を図ることができる。しかしながら、このような方法では、母材との密着性が不十分になり易く、繰り返し滴下を行った場合、撥液性の薄膜等が剥離・脱落してしまい、撥液性が失われるだけでなく、内溶液にコンタミするリスク等がある。
これに対して、ノズル等の表面に凹凸を設けるという手段は、表面形状により物理的に撥液性を付与するというものであり、上記のような薄膜等による問題は発生しない。
すなわち、ノズル等の表面に形成された凹凸面上を液が流れるときには、凹部にエアポケットが形成され、凹凸面と液体との接触状態が固液接触及び気液接触からなる混合接触状態となり、しかも、気体(空気)は最も疎水性の高い物質である。このため、凹凸の粗密を適宜設定することにより、著しく高い撥液性を発現させることができる。
但し、凹凸面状に液体が繰り返し流れた場合に、次第に凹部に液が溜まっていき、エアポケットの機能が徐々に失われていき、撥液性が次第に低下していくことに考慮する必要がある。
すなわち、ノズル等の表面に形成された凹凸面上を液が流れるときには、凹部にエアポケットが形成され、凹凸面と液体との接触状態が固液接触及び気液接触からなる混合接触状態となり、しかも、気体(空気)は最も疎水性の高い物質である。このため、凹凸の粗密を適宜設定することにより、著しく高い撥液性を発現させることができる。
但し、凹凸面状に液体が繰り返し流れた場合に、次第に凹部に液が溜まっていき、エアポケットの機能が徐々に失われていき、撥液性が次第に低下していくことに考慮する必要がある。
そこで、本発明の実施形態では、まず、ノズル10の先端部の表面(第一実施形態のノズル10Aの先端部11A・第二実施形態のノズル10Bの第二の滴下部12B)を構成するプラスチック成形体の非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれるようにする。
また、そのようにフッ素化されたノズル10の先端部の表面(第一実施形態の先端部11Aの表面・第二実施形態の第二の表面12Ba)を、さらに凹凸部が形成されるように粗面化するようにしてある。
また、そのようにフッ素化されたノズル10の先端部の表面(第一実施形態の先端部11Aの表面・第二実施形態の第二の表面12Ba)を、さらに凹凸部が形成されるように粗面化するようにしてある。
さらに、第二実施形態のノズル10Bでは、粗面化されたノズル表面の中心に、第二の表面12Baよりも撥液性の低い第一の表面11Baを配設するようにし、具体的には、撥水加工された第二の滴下部12の中心開口に、撥水加工等のされていない管状・筒状の第一の滴下部11を挿入・嵌合させるようにしてある。
また、第一の実施形態のノズル10Aでは、粗面化構造の一環として、粗面化されたノズル10の開口11aの外縁に、先端面よりも突出する周状突起部13(図4(d)参照)を備えるようにすることもできる。
このようにノズル10の撥液性を高めて、ノズル10の先端部開口の内径に応じて所望の滴下量(例えば10μl以下)の液体を注出・滴下させることができる。
また、そのように撥液加工されたノズル10は、後述するキャップ20によって保護されるようになっており、ノズル10の先端部の粗面化構造の破損・劣化等が生じないようにすることができる。
また、第一の実施形態のノズル10Aでは、粗面化構造の一環として、粗面化されたノズル10の開口11aの外縁に、先端面よりも突出する周状突起部13(図4(d)参照)を備えるようにすることもできる。
このようにノズル10の撥液性を高めて、ノズル10の先端部開口の内径に応じて所望の滴下量(例えば10μl以下)の液体を注出・滴下させることができる。
また、そのように撥液加工されたノズル10は、後述するキャップ20によって保護されるようになっており、ノズル10の先端部の粗面化構造の破損・劣化等が生じないようにすることができる。
図7に、本発明の実施形態に係るノズル10を構成するプラスチック成形体(第一実施形態のノズル10Aの先端部11A・第二実施形態のノズル10Bの第二の滴下部12B)において、先端部の表面に形成される粗面の形態を示す。
同図において、先端部の表面は、非フッ素系の樹脂から形成されているが、この表面には、微細な凹凸からなる粗面100が形成されるようになっている(図7において、粗面100中の凸部の頂部はSで示されている)。
そして、この粗面100を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中には、後加工によりフッ素原子が組み込まれるようになっている。例えば、非フッ素系樹脂の分子鎖を-(CH2)n-で表すと、この分子鎖の一部にはフッ素原子が組み込まれ、例えば-CHF-或いは-CF2-などの含フッ素部分が生成されている。このようなフッ素原子を組み込むための後加工は、後述するフッ素プラズマエッチングにより行うことができる(図17参照)。
同図において、先端部の表面は、非フッ素系の樹脂から形成されているが、この表面には、微細な凹凸からなる粗面100が形成されるようになっている(図7において、粗面100中の凸部の頂部はSで示されている)。
そして、この粗面100を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中には、後加工によりフッ素原子が組み込まれるようになっている。例えば、非フッ素系樹脂の分子鎖を-(CH2)n-で表すと、この分子鎖の一部にはフッ素原子が組み込まれ、例えば-CHF-或いは-CF2-などの含フッ素部分が生成されている。このようなフッ素原子を組み込むための後加工は、後述するフッ素プラズマエッチングにより行うことができる(図17参照)。
上記のような粗面100での液の撥液性について、図8を参照して説明する。
図8(a)に示すように、上記のような粗面100での液滴の接触パターンは、液滴が粗面100上に載ったCassieモードでは、粗面100中の凹部がエアポケットとなっており、液滴は固体と気体(空気)との複合接触の状態となる。このような複合接触では、液滴の接触界面での接触半径Rは小さく、液滴と粗面の密着力は低く、疎液性が最も高い空気に液体が接触するため、高い撥液性が発現する。このようなCassieモードでの粗面100の接触角は、以下の理論式(1)に示す通りである。
cosθ*=(1-φS)cosπ+φScosθE
=φS-1+φScosθE (1)
θE:接触角
θ*:見かけの接触角
φS:面積比(単位面積当たりの固-液界面の投影面積)
この理論式(1)から理解されるように、φSが小さいほど、見かけの接触角θ*は180度に近づき、超撥液性を示すようになる。
図8(a)に示すように、上記のような粗面100での液滴の接触パターンは、液滴が粗面100上に載ったCassieモードでは、粗面100中の凹部がエアポケットとなっており、液滴は固体と気体(空気)との複合接触の状態となる。このような複合接触では、液滴の接触界面での接触半径Rは小さく、液滴と粗面の密着力は低く、疎液性が最も高い空気に液体が接触するため、高い撥液性が発現する。このようなCassieモードでの粗面100の接触角は、以下の理論式(1)に示す通りである。
cosθ*=(1-φS)cosπ+φScosθE
=φS-1+φScosθE (1)
θE:接触角
θ*:見かけの接触角
φS:面積比(単位面積当たりの固-液界面の投影面積)
この理論式(1)から理解されるように、φSが小さいほど、見かけの接触角θ*は180度に近づき、超撥液性を示すようになる。
一方、液滴が粗面100中の凹部に侵入した場合には、液滴は上記のような複合接触ではなく、固体のみとの接触となり、Wenzelモードで示される。このようなWenzelモードでは、液滴の接触界面での接触半径Rは大きく、液滴と粗面の密着力は高い。その凹凸表面の接触角は、以下の理論式(2)に示す通りである。
cosθ*=rcosθE (2)
θE:接触角
θ*:見かけの接触角
r:凹凸度(=実接触面積/液滴の投影面積)
この理論式(2)から理解されるように、rが大きいほど、見かけの接触角θ*は180度に近づき、超撥液性を示すようになる。
cosθ*=rcosθE (2)
θE:接触角
θ*:見かけの接触角
r:凹凸度(=実接触面積/液滴の投影面積)
この理論式(2)から理解されるように、rが大きいほど、見かけの接触角θ*は180度に近づき、超撥液性を示すようになる。
ここで、撥液性については、上記の通り、WenzelモードとCassieモードのいずれの状態においても撥液性が向上することが知られているが、粗面100と液滴との密着力を低減させ、少量の液滴を滴下させるには、Wenzelモードではなく、Cassieモードを安定的に維持すること、すなわち、凹部のエアポケットを安定に維持することが必要であると考えられる。
すなわち、Wenzelモードでは、液相と固相の界面が大きく、その結果、界面に働く物理的な吸着力も大きくなるため、接触角は大きく撥液はしているが、液滴が容易に滴下・転落することはない。
これに対して、Cassieモードでは、界面が小さいため、液滴が滴下する際乗り越えなければならない密着力が低く、容易に滴下・転落し、何度でも繰り返し滴下すると考えられる。
すなわち、Wenzelモードでは、液相と固相の界面が大きく、その結果、界面に働く物理的な吸着力も大きくなるため、接触角は大きく撥液はしているが、液滴が容易に滴下・転落することはない。
これに対して、Cassieモードでは、界面が小さいため、液滴が滴下する際乗り越えなければならない密着力が低く、容易に滴下・転落し、何度でも繰り返し滴下すると考えられる。
そこで、本実施形態においては、上記のCassieモードでの液滴の接触を有効に維持するために、ノズル10の先端部の粗面100を形成している非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込むことにより、化学的に撥液性を付与するようにしている。
すなわち、粗面100中の凹部に液体が侵入してしまうと、液滴の接触パターンはWenzelモードとなってしまい、この結果、Cassieモードによる超撥液性は損なわれてしまうが、本実施形態では、粗面100を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込むことにより、粗面100に対して化学的に撥液性を付与することができ、これによって凹部内への液体の侵入が有効に抑制され、Cassieモードによる超撥液性が安定に維持されることとなる。
すなわち、粗面100中の凹部に液体が侵入してしまうと、液滴の接触パターンはWenzelモードとなってしまい、この結果、Cassieモードによる超撥液性は損なわれてしまうが、本実施形態では、粗面100を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込むことにより、粗面100に対して化学的に撥液性を付与することができ、これによって凹部内への液体の侵入が有効に抑制され、Cassieモードによる超撥液性が安定に維持されることとなる。
特に、本実施形態では、粗面100の少なくとも一部分、例えば、凸部の頂部や凹部の底部において、この面を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、化学的撥液性を発現させるためのフッ素原子が組み込まれるようになっている。このため、この粗面100に液が繰り返し接触した場合にも、このフッ素原子が取り除かれることはなく、化学的撥液性が安定して維持され、結果として、Cassieモードによる超撥液性が低下することなく、初期段階と同様に高いレベルに維持されるようになる。
さらに、フッ素原子を含む膜を形成するのではなく、表面の非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込んでいるため、フッ素膜の剥離や脱落などの問題も一切生じない。
さらに、フッ素原子を含む膜を形成するのではなく、表面の非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込んでいるため、フッ素膜の剥離や脱落などの問題も一切生じない。
ここで、上記のような粗面100の凹凸の程度は、Cassieモードによる撥液性が十分に発揮されるように、粗面100中の単位面積当たりの凸部頂部Sの面積で表される面積比φsが0.05以上、好ましくは0.08以上の範囲にあることが好ましい。
さらに、成形性や機械的強度の観点から、面積比Φは0.8以下、特に0.5以下の範囲にあることが好ましい。
また、粗面100における深さdは、5~200μm、特に10~50μmの範囲にあることが好適である。
さらに、成形性や機械的強度の観点から、面積比Φは0.8以下、特に0.5以下の範囲にあることが好ましい。
また、粗面100における深さdは、5~200μm、特に10~50μmの範囲にあることが好適である。
また、粗面100としては、図9のような凹凸構造をとることもできる。
すなわち、表面張力がγであり、初期の接触角がθである液滴は、以下の式(3)に示すように、凹凸先端角αと凹凸の1/2ピッチR0で表されるラプラス圧(Δp)によって支えられて、エアポケットを形成する。つまり、凹凸先端角αが小さくなり、1/2ピッチR0が小さくなり、凹凸構造が剣山状になると、ラプラス圧が大きくなるので、液滴は凹凸に侵入し難くなり、撥液性が発揮される。
従って、図9より、凹凸構造の振幅を表す算術平均粗さRaが大きく、1/2ピッチR0に対応する平均長さRSmが小さい方が、ラプラス圧が大きく撥液性が発揮されるので、Ra/RSmが50×10-3以上であることが好ましい。特に、200×10-3以上であることが好ましい。
Δp=-γcos(θ-α)/(R0+hcosα) (3)
すなわち、表面張力がγであり、初期の接触角がθである液滴は、以下の式(3)に示すように、凹凸先端角αと凹凸の1/2ピッチR0で表されるラプラス圧(Δp)によって支えられて、エアポケットを形成する。つまり、凹凸先端角αが小さくなり、1/2ピッチR0が小さくなり、凹凸構造が剣山状になると、ラプラス圧が大きくなるので、液滴は凹凸に侵入し難くなり、撥液性が発揮される。
従って、図9より、凹凸構造の振幅を表す算術平均粗さRaが大きく、1/2ピッチR0に対応する平均長さRSmが小さい方が、ラプラス圧が大きく撥液性が発揮されるので、Ra/RSmが50×10-3以上であることが好ましい。特に、200×10-3以上であることが好ましい。
Δp=-γcos(θ-α)/(R0+hcosα) (3)
また、本実施形態において、上記のような微細な凹凸からなる粗面100の形成は、一般に、金属製のスタンパを用いての転写法により容易に形成することができる。例えば、レジスト法等により上述した微細な凹凸に対応する粗面部を有するスタンパを適宜の温度に加熱し、これをプラスチック成形体の表面の所定部分に押し当てて粗面部を転写することにより、上記のような粗面100をプラスチック成形体からなるノズル10の先端部の表面に形成することができる。従って、スタンパの凹凸面は、凹凸が逆転した状態でノズル10の先端部の表面に形成されることとなる。
また、このようなスタンパによる粗面化処理により、同時に、ノズル10の先端部の外縁に後述する肉溜まり部15を同時に形成することができる(図21~26参照)。
なお、本実施形態において、ノズル10の先端部に形成される粗面は、図7や図9に示した粗面100の凹凸形状に限定されないが、エアポケットを安定に形成するという観点からは、図7に示したような凸部及び凹部が矩形状に形成されていることが好ましい。例えば、凹部がV字形状のような形態となっていると、液滴が凹部内に入り込みやすくなるからである。
また、このようなスタンパによる粗面化処理により、同時に、ノズル10の先端部の外縁に後述する肉溜まり部15を同時に形成することができる(図21~26参照)。
なお、本実施形態において、ノズル10の先端部に形成される粗面は、図7や図9に示した粗面100の凹凸形状に限定されないが、エアポケットを安定に形成するという観点からは、図7に示したような凸部及び凹部が矩形状に形成されていることが好ましい。例えば、凹部がV字形状のような形態となっていると、液滴が凹部内に入り込みやすくなるからである。
また、ノズル10の表面を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中への組み込みは、フッ素プラズマを用いたエッチングにより行うことができる。
ここで、フッ素プラズマエッチングは、公知の方法を用いて行うことができる(後述する図17参照)。例えば、CF4ガスやSiF4ガスなどを使用し、粗面100を形成するプラスチック成形体の表面を、一対の電極間に配置し、高周波電界を印加することにより、フッ素原子のプラズマ(原子状フッ素)を生成させ、これを粗面100を形成する部分に衝突させることによって、フッ素原子は表面(粗面100)を形成している非フッ素樹脂の分子鎖中に組み込まれる。すなわち、表面の樹脂が気化乃至分解し、同時に、フッ素原子が組み込まれることとなる。
従って、フッ素原子が組み込まれている領域には、エッチングにより、超微細な凹凸が形成されることとなる。この超微細な凹凸での算術平均粗さRaは、一般に、100nm以下であり、Ra/RSm≧5×10-3である。
ここで、フッ素プラズマエッチングは、公知の方法を用いて行うことができる(後述する図17参照)。例えば、CF4ガスやSiF4ガスなどを使用し、粗面100を形成するプラスチック成形体の表面を、一対の電極間に配置し、高周波電界を印加することにより、フッ素原子のプラズマ(原子状フッ素)を生成させ、これを粗面100を形成する部分に衝突させることによって、フッ素原子は表面(粗面100)を形成している非フッ素樹脂の分子鎖中に組み込まれる。すなわち、表面の樹脂が気化乃至分解し、同時に、フッ素原子が組み込まれることとなる。
従って、フッ素原子が組み込まれている領域には、エッチングにより、超微細な凹凸が形成されることとなる。この超微細な凹凸での算術平均粗さRaは、一般に、100nm以下であり、Ra/RSm≧5×10-3である。
また、印加する高周波電圧やエッチング時間等の条件は、粗面100の粗度(面積比φs)に応じて適宜の範囲に設定することができる。
例えば、滴下耐久試験において、液滴(目薬)を100回繰り返し滴下しノズル先端を汚染させた後に滴下量を測定した場合において、滴下量≦10μLの性能が示されるようなものとすればよく、このような条件を、予めのラボ試験等によって設定しておけばよい。
粗面100の粗度によっても異なるが、一般に、単位面積当たりのフッ素原子とカーボンとの元素比(F/C)が40%以上、特に50~300%の範囲にあるとき、表面強度を損なわずに、上記のような安定した超撥液性を確保することができる。元素比は、X線光電子分光装置を用い、表面の元素組成を分析することにより算出することができる。
例えば、滴下耐久試験において、液滴(目薬)を100回繰り返し滴下しノズル先端を汚染させた後に滴下量を測定した場合において、滴下量≦10μLの性能が示されるようなものとすればよく、このような条件を、予めのラボ試験等によって設定しておけばよい。
粗面100の粗度によっても異なるが、一般に、単位面積当たりのフッ素原子とカーボンとの元素比(F/C)が40%以上、特に50~300%の範囲にあるとき、表面強度を損なわずに、上記のような安定した超撥液性を確保することができる。元素比は、X線光電子分光装置を用い、表面の元素組成を分析することにより算出することができる。
また、本実施形態において、ノズル10の先端部に形成する粗面100としては、上述した図7や図9に示されている形態に限定されず、例えば図10に示すような、フラクタル的な階層構造により粗面100を形成することもできる。
具体的には、図10に示すように、相対的に大きな凸部160aと凹部160bとから形成されている一次凹凸160の上に、微細な二次凹凸を形成することができる。このようにすると、二次凹凸上に液滴170が載った状態となるため、液滴170と二次凹凸との間にもエアポケット(二次エアポケット)が形成される。そして、液滴170と二次凹凸との間の二次エアポケットが、一次凹凸160の凹部160b内への液滴170の侵入を阻止し、一次凹凸160と液滴170との間に形成されるエアポケットの消失を一層効果的に防止することができるようになる。これによって、Cassieモードでの状態がより安定に保持されることとなり、撥液性をより安定に維持することができる。
具体的には、図10に示すように、相対的に大きな凸部160aと凹部160bとから形成されている一次凹凸160の上に、微細な二次凹凸を形成することができる。このようにすると、二次凹凸上に液滴170が載った状態となるため、液滴170と二次凹凸との間にもエアポケット(二次エアポケット)が形成される。そして、液滴170と二次凹凸との間の二次エアポケットが、一次凹凸160の凹部160b内への液滴170の侵入を阻止し、一次凹凸160と液滴170との間に形成されるエアポケットの消失を一層効果的に防止することができるようになる。これによって、Cassieモードでの状態がより安定に保持されることとなり、撥液性をより安定に維持することができる。
なお、上記のような階層構造を有する粗面100において、一次凹凸160の表面部分にある二次凹凸は、この二次凹凸上の液滴が一次凹凸160の凹部160b内への侵入を阻止するような二次エアポケットが形成される大きさの表面粗さを有していればよく、例えば、算術平均粗さと平均長さの比、Ra/RSmが50×10-3以上であることが好ましく、特に、200×10-3以上であることが好ましい。
また、一次凹凸160としては、図7に示した形態の粗面100と同様の面積比Φや凹凸の深さdを有していればよく、これにより、Cassieモードによる撥液性が十分に発揮される。
また、一次凹凸160としては、図7に示した形態の粗面100と同様の面積比Φや凹凸の深さdを有していればよく、これにより、Cassieモードによる撥液性が十分に発揮される。
また、二次凹凸は、一次凹凸160の凹部160b内への液滴170の侵入をより効果的に防止するという点では、一次凹凸160の表面全体に形成されていることが最適であるが、少なくとも一次凹凸160の凸部160aの上端に形成されていてもよい。
なお、上記のような階層構造を有する粗面100は、一次凹凸を形成用スタンパの凹凸面に、例えばブラスト処理,エッチング処理等によって微細な二次凹凸面を形成しておき、かかるスタンパを用いての転写により形成することができる。
なお、上記のような階層構造を有する粗面100は、一次凹凸を形成用スタンパの凹凸面に、例えばブラスト処理,エッチング処理等によって微細な二次凹凸面を形成しておき、かかるスタンパを用いての転写により形成することができる。
また、本実施形態においては、上記のように二次凹凸が形成されている一次凹凸160上の少なくとも一部分、特に一次凹凸160の凸部160aの頂部となる部分や凹部160bの底部となる部分には、フッ素プラズマエッチングにより、表面を形成している非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子が組み込まれることとなるが、かかる領域には、フッ素原子が組み込まれる際のエッチングにより、二次凹凸がさらに微細化された三次凹凸が形成されることとなる。かかる三次凹凸の算術平均粗さRaは、一般に、先に述べたエッチングにより形成される超微細な凹凸と同様、100nm以下であり、Ra/RSm≧5×10-3である。
また、本実施形態に係るノズル10は、非フッ素系樹脂を用いて形成されるが、このような非フッ素系樹脂、すなわち、フッ素を含有していない樹脂としては、上述した凹凸からなる粗面100を形成でき、かつ、フッ素プラズマエッチングによりフッ素原子の分子鎖中への組み込みが可能である限り、任意の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを挙げることができ、ノズル10の成形条件等に応じて、適宜の樹脂を選択すればよく、多層構造とすることも可能である。
一般に、液体容器の分野では、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンもしくはプロピレンと他のオレフィンとの共重合体などに代表されるオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルが表面形成用の樹脂として代表的である。
一般に、液体容器の分野では、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンもしくはプロピレンと他のオレフィンとの共重合体などに代表されるオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルが表面形成用の樹脂として代表的である。
そして、以上のような本実施形態に係るノズル10は、粗面100が有する長寿命でかつ優れた撥液性を活かして、種々の容器のノズル・注出手段として適用することができるが、特に液の転落性や液切れ性が良好となり、液だれやノズル天面への液残りも抑制されるため、目薬の点眼用容器1のように、各種薬液を収容する容器・包装体のノズルとして効果的に使用することができる。
[キャップ]
以上のように撥液加工されるノズル10を含む容器本体2には、着脱可能にキャップ20が装着されるようになっており、キャップ20によって、ノズル10が覆われ、容器本体2の内部が密閉されるとともに、ノズル10の先端部が保護されるようになっている。
図11及び12は、第一実施形態に係るノズル10Aを覆うキャップ20を示す図であり、図13~15は、第二実施形態に係るノズル10Bを覆うキャップ20を示す図である。
以上のように撥液加工されるノズル10を含む容器本体2には、着脱可能にキャップ20が装着されるようになっており、キャップ20によって、ノズル10が覆われ、容器本体2の内部が密閉されるとともに、ノズル10の先端部が保護されるようになっている。
図11及び12は、第一実施形態に係るノズル10Aを覆うキャップ20を示す図であり、図13~15は、第二実施形態に係るノズル10Bを覆うキャップ20を示す図である。
これらの図に示すように、キャップ20は、ノズル10を含む容器本体2の突出部分を覆うように装着可能な有底筒状体によって構成されており、筒状体の内部底面には、ノズル10に当接する密封用のライナー21が設けられている。
ライナー21は、第一実施形態のノズル10Aに対応するキャップ20では、図11及び12に示すように、ノズル10Aの側面部12Aに当接するようになっている。
また、ライナー21は、第二実施形態のノズル10Bに対応するキャップ20では、図13及び14に示すように、第一の滴下部11Bの先端面(第一の表面11Ba)と、第二の滴下部12Bの側面部に当接するようになっている。
ライナー21は、第一実施形態のノズル10Aに対応するキャップ20では、図11及び12に示すように、ノズル10Aの側面部12Aに当接するようになっている。
また、ライナー21は、第二実施形態のノズル10Bに対応するキャップ20では、図13及び14に示すように、第一の滴下部11Bの先端面(第一の表面11Ba)と、第二の滴下部12Bの側面部に当接するようになっている。
このライナー21がノズル10の側面部や第一の滴下部11Bの先端面に当接・圧接されることで、ノズル10及び容器本体2が外部から遮蔽・密閉され、容器本体2内に貯留された液体(目薬)が漏れ出すことが防止される。
また、キャップ20の内部側面には、ノズル10が装着される容器本体2の突出部表面と互いに螺合する螺子構造が備えられる。これによって、キャップ20は、容器本体2に螺合により着脱可能に装着され、キャップ20が装着された状態ではノズル10の側面部や第一の滴下部11Bの先端面にライナー21が密着して、容器内が密封されることになる。
また、キャップ20の内部側面には、ノズル10が装着される容器本体2の突出部表面と互いに螺合する螺子構造が備えられる。これによって、キャップ20は、容器本体2に螺合により着脱可能に装着され、キャップ20が装着された状態ではノズル10の側面部や第一の滴下部11Bの先端面にライナー21が密着して、容器内が密封されることになる。
ここで、キャップ20は、容器本体2・ノズル10と同様にプラスチック材料により形成される。キャップ20を形成するプラスチック材料としては、特に限定されず、上述した容器本体2・ノズル10と同様に、各種の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)に代表されるポリエステル樹脂で形成することができる。
また、キャップ20の内面に設けられるライナー21は、公知の弾性材料、例えばエチレン-プロピレン共重合体エラストマーやスチレン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーによって形成することができる。
さらに、キャップ20は、プラスチック材料以外にも、例えばガラスや金属製のキャップとすることもできる。また、キャップ20はヒンジ等を介して容器本体2と一体成形されていてもよい。
また、キャップ20の内面に設けられるライナー21は、公知の弾性材料、例えばエチレン-プロピレン共重合体エラストマーやスチレン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーによって形成することができる。
さらに、キャップ20は、プラスチック材料以外にも、例えばガラスや金属製のキャップとすることもできる。また、キャップ20はヒンジ等を介して容器本体2と一体成形されていてもよい。
そして、本実施形態に係るキャップ20は、ノズル10の先端部に接することなく、ノズル10を含む容器本体2の突出部分を覆うように構成されている。
まず、第一実施形態に係るノズル10Aに対応するキャップ20は、上述したライナー21を含めて、キャップ20の内面がノズル10Aの先端部11に接触しないように、また、また、第二実施形態に係るノズル10Bに対応するキャップ20では、ライナー21を含むキャップ20の内面が、第二の滴下部12Bの先端面(第二の表面12Ba)には接触しないように、ノズル10を含む容器本体2の突出部分を覆うように構成されている。
これによって、上述の通りフッ素化・粗面化が施されるノズル10の先端部にキャップ20が接触することなく、ノズル10をキャップ20で保護することができ、ノズル10の先端部表面の撥液性能・撥液構造が損なわれることがないようになっている。
まず、第一実施形態に係るノズル10Aに対応するキャップ20は、上述したライナー21を含めて、キャップ20の内面がノズル10Aの先端部11に接触しないように、また、また、第二実施形態に係るノズル10Bに対応するキャップ20では、ライナー21を含むキャップ20の内面が、第二の滴下部12Bの先端面(第二の表面12Ba)には接触しないように、ノズル10を含む容器本体2の突出部分を覆うように構成されている。
これによって、上述の通りフッ素化・粗面化が施されるノズル10の先端部にキャップ20が接触することなく、ノズル10をキャップ20で保護することができ、ノズル10の先端部表面の撥液性能・撥液構造が損なわれることがないようになっている。
具体的には、本実施形態にノズル10は、図1及び2に示したように、先端部11A,第二の滴下部12Bは、先端部表面に連続する側面部12A,12Bbが、先端部に向かって先細りになるように傾斜するテーパ形状に形成されている。
そして、キャップ20の内面に備えられるライナー21は、図11~14に示すように、ノズル10の側面部12A,12Bbのテーパ形状に対応したすり鉢形状に形成されている。このような構成により、キャップ20は、ライナー21がノズル10の側面部12A,12Bbに当接し、かつ、先端部にはキャップ20のいずれの部分も接触しないようになる。
これによって、キャップ20は、ライナー21がノズル10の側面部に当接・押圧されて容器本体2を密閉でき、かつ、ノズル10の先端部の撥液構造自体は、いずれの部分にも接触せずに保護されるようになる。
そして、キャップ20の内面に備えられるライナー21は、図11~14に示すように、ノズル10の側面部12A,12Bbのテーパ形状に対応したすり鉢形状に形成されている。このような構成により、キャップ20は、ライナー21がノズル10の側面部12A,12Bbに当接し、かつ、先端部にはキャップ20のいずれの部分も接触しないようになる。
これによって、キャップ20は、ライナー21がノズル10の側面部に当接・押圧されて容器本体2を密閉でき、かつ、ノズル10の先端部の撥液構造自体は、いずれの部分にも接触せずに保護されるようになる。
ここで、図11に示す第一実施形態のノズル10Aに対応するキャップ20では、容器本体2に装着されてノズル10の側面部12にライナー21が当接した状態において、ノズル10の先端部11の開口11aは開いたままの状態である。この状態でも、ライナー21によって開口11aは外部から遮断・密閉されており、開口11aから液体がキャップ20の外部に漏れ出すことはない。
また、図13に示す第二実施形態のノズル10Bに対応するキャップ20では、容器本体2に装着されてノズル10の第一の滴下部11の先端面(第一の表面11Ba)にライナー21が当接した状態で、ノズル10の開口(第一の滴下部11)は容器本体2と連通したままの状態で封止・密封される。この状態では、ライナー21によって開口は密閉されており、開口から液体がキャップ20の外部に漏れ出すことはない。
但し、これらの場合に、ノズルの開口の内径を小さくすると圧力損失が増大するため、内容液の自重による吐出圧力程度では、開口からキャップ20のライナー21の内側面に液体が滲み出すことは起こり得ないが、何らかの外力により容器1が潰され、内圧が高まった際に、内容液が滲み出すことは起こり得る。
その場合、ノズル10の先端部に滲出した液体が、先端部11Aの表面や第一/第二の表面11a,12aに付着する可能性があり得るため、その場合、本来の滴下動作を行う際に、付着した液体が影響を及ぼすことが考えられる。
また、図13に示す第二実施形態のノズル10Bに対応するキャップ20では、容器本体2に装着されてノズル10の第一の滴下部11の先端面(第一の表面11Ba)にライナー21が当接した状態で、ノズル10の開口(第一の滴下部11)は容器本体2と連通したままの状態で封止・密封される。この状態では、ライナー21によって開口は密閉されており、開口から液体がキャップ20の外部に漏れ出すことはない。
但し、これらの場合に、ノズルの開口の内径を小さくすると圧力損失が増大するため、内容液の自重による吐出圧力程度では、開口からキャップ20のライナー21の内側面に液体が滲み出すことは起こり得ないが、何らかの外力により容器1が潰され、内圧が高まった際に、内容液が滲み出すことは起こり得る。
その場合、ノズル10の先端部に滲出した液体が、先端部11Aの表面や第一/第二の表面11a,12aに付着する可能性があり得るため、その場合、本来の滴下動作を行う際に、付着した液体が影響を及ぼすことが考えられる。
そこで、そのようなノズル開口からの液体の滲出を防止するように、キャップ20を構成することができる。
例えば、図12又は14に示すように、キャップ20内面に配設されるライナー21が、ノズル10の先端部から連続する側面部12A,12Bbを押圧することにより、ノズル10の開口の先端を閉鎖するように構成することができる。
例えば、図12又は14に示すように、キャップ20内面に配設されるライナー21が、ノズル10の先端部から連続する側面部12A,12Bbを押圧することにより、ノズル10の開口の先端を閉鎖するように構成することができる。
具体的には、図12及び14に示すキャップ20では、ノズル10の側面部12A,12Bbに当接するライナー21が、側面部12A,12Bbの先細りテーパ形状よりもきつい傾斜のすり鉢形状に形成されており、ライナー21に当接したノズル10の側面部12A,12Bbが、ノズル中心に向かって押圧されるようになっている。これによって、ノズル10は、プラスチック成形体が有する弾性により、ノズル中に向かって撓んで、開口(開口11a又は第一の滴下部11の開口)が閉鎖・閉塞されるようになる。
これによって、キャップ20が装着された状態では、ノズル10の開口が閉じられた状態となり、開口から容器本体2内の液体が滲み出すことがなくなり、上述したような問題が解消されることになる。なお、キャップ20はヒンジ等を介して容器本体2と離脱しないように係合・連結されていてもよい。
これによって、キャップ20が装着された状態では、ノズル10の開口が閉じられた状態となり、開口から容器本体2内の液体が滲み出すことがなくなり、上述したような問題が解消されることになる。なお、キャップ20はヒンジ等を介して容器本体2と離脱しないように係合・連結されていてもよい。
また、第二実施形態のノズル10Bに対応するキャップ20では、図15に示すように、上述した図6(a),(b)に示した第一の表面11Baを、第二の表面12Baの内側にテーパ状に凹む面取り形状に構成したノズル10Bに対して、テーパ状の面取り凹部に当接・嵌合するニードルバルブ22を備え、これによって、ノズル10の開口を閉鎖することもできる。
このような構成によっても、ノズル10の撥液処理された先端部表面に触れることなく、テーパ状の面取り凹部に嵌合するニードルバルブ22によって、容器本体2を確実に密封・閉鎖することができる。
このような構成によっても、ノズル10の撥液処理された先端部表面に触れることなく、テーパ状の面取り凹部に嵌合するニードルバルブ22によって、容器本体2を確実に密封・閉鎖することができる。
[ノズルの製造方法]
次に、上記のように先端部の表面がフッ素化・粗面化される本実施形態に係るノズル10の製造方法について、図16~19を参照しつつ説明する。
[第一実施形態のノズル10A]
図16は、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの製造方法を模式的に示す説明図であり、(a)は一般的な射出成形を用いる場合、(b)は射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形を用いる場合を示している。
また、図17は、本発明の実施形態に係るノズル10の先端部に粗面を形成するためのフッ素プラズマエッチング処理の方法を模式的に示している。
次に、上記のように先端部の表面がフッ素化・粗面化される本実施形態に係るノズル10の製造方法について、図16~19を参照しつつ説明する。
[第一実施形態のノズル10A]
図16は、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの製造方法を模式的に示す説明図であり、(a)は一般的な射出成形を用いる場合、(b)は射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形を用いる場合を示している。
また、図17は、本発明の実施形態に係るノズル10の先端部に粗面を形成するためのフッ素プラズマエッチング処理の方法を模式的に示している。
図16(a)に示すように、第一実施形態に係るノズル10Aは、例えば射出成形を用いて、まず先端部11がフッ素化・粗面化されていないノズル10を形成することができる。
この場合図16(a)の(1)に示すように、射出成形用の金型を用いて、溶融した所定のプラスチック樹脂を充填・固化・脱型・取出することにより、ノズル10Aを形成することができる。
ここで、金型の寸法や形状に応じて、ノズル10Aを所定の形状・寸法に形成することができ、ノズル10Aの開口11aの内径を所望の大きさ、例えば0.5mm以下(0.1mm,0.2mm,0.4mm等)に形成することができる。
この場合図16(a)の(1)に示すように、射出成形用の金型を用いて、溶融した所定のプラスチック樹脂を充填・固化・脱型・取出することにより、ノズル10Aを形成することができる。
ここで、金型の寸法や形状に応じて、ノズル10Aを所定の形状・寸法に形成することができ、ノズル10Aの開口11aの内径を所望の大きさ、例えば0.5mm以下(0.1mm,0.2mm,0.4mm等)に形成することができる。
その後、図16(a)の(2)に示すように、ノズル10Aの先端部11Aの表面に、所定のスタンパを押し当てて所定の凹凸を形成することができる。
さらに、図16(a)の(3)に示すように、ノズル10Aに先端部11Aの表面に対して、フッ素プラズマエッチングを行う。
ここで、図16(a)の(3)に示すフッ素プラズマエッチングは、例えば図17に示すように、ノズル10Aの先端部11Aに一方の電極200を固定し、先端部11が間に位置するように他方の電極201を対向させ、この電極間に含フッ素ガスを流しながら、高周波電界を印加することにより行うことができる。
以上により、上述した図7~10で示したような粗面100を形成することができ、ノズル10の先端部11をフッ素化・粗面化することができる。
これにより、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aが完成する。
さらに、図16(a)の(3)に示すように、ノズル10Aに先端部11Aの表面に対して、フッ素プラズマエッチングを行う。
ここで、図16(a)の(3)に示すフッ素プラズマエッチングは、例えば図17に示すように、ノズル10Aの先端部11Aに一方の電極200を固定し、先端部11が間に位置するように他方の電極201を対向させ、この電極間に含フッ素ガスを流しながら、高周波電界を印加することにより行うことができる。
以上により、上述した図7~10で示したような粗面100を形成することができ、ノズル10の先端部11をフッ素化・粗面化することができる。
これにより、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aが完成する。
また、図16(a)に示すような一般的な射出成形ではなく、特殊な射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形を用いることにより、先端部11の表面に所定の凹凸を備えたノズル10を一体成形によって形成することができる。
特殊な射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形技術を用いることで、成形品の所望の部分に微細な凹凸加工・粗面加工を成形工程で施すことが可能となり、図16(b)の(1)に示すように、ノズル10Aの成形工程と、先端部11Aの表面の粗面化工程とを、一つの工程として処理することができ、一工程を省くことが可能となる。すなわち、図16(b)の(2)に示すように、図16(a)の(2)で示したスタンパ等を用いた凹凸加工・粗面化工程を省略することができる。
その後は、図16(b)の(3)に示すように、ノズル10に先端部11の表面に対してフッ素プラズマエッチングを行うことで(図17参照)、フッ素化・粗面化処理が完了する。
特殊な射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形技術を用いることで、成形品の所望の部分に微細な凹凸加工・粗面加工を成形工程で施すことが可能となり、図16(b)の(1)に示すように、ノズル10Aの成形工程と、先端部11Aの表面の粗面化工程とを、一つの工程として処理することができ、一工程を省くことが可能となる。すなわち、図16(b)の(2)に示すように、図16(a)の(2)で示したスタンパ等を用いた凹凸加工・粗面化工程を省略することができる。
その後は、図16(b)の(3)に示すように、ノズル10に先端部11の表面に対してフッ素プラズマエッチングを行うことで(図17参照)、フッ素化・粗面化処理が完了する。
[第二実施形態のノズル10B]
図18は、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bの製造方法を模式的に示す説明図であり、(a)は一般的な射出成形を用いる場合、(b)は射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形を用いる場合を示している。
図19は、図18(a)に示す製造方法において、第一の滴下部11Bを用いずに第二の滴下部12Bの先端部開口に面取り形状の第一の表面11Baを形成する場合を示している。
図18は、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bの製造方法を模式的に示す説明図であり、(a)は一般的な射出成形を用いる場合、(b)は射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形を用いる場合を示している。
図19は、図18(a)に示す製造方法において、第一の滴下部11Bを用いずに第二の滴下部12Bの先端部開口に面取り形状の第一の表面11Baを形成する場合を示している。
これらの図に示す第二実施形態のノズル10Bの製造方法は、基本的には、上述した第一実施形態のノズル10Aの製造方法(図16,17)とほぼ同様である。
但し、第二実施形態に係るノズル10Bは、ノズル本体を構成すると第二の滴下部12Bと、第二の滴下部12Bの先端に挿入・嵌合される第一の滴下部11Bとが別体に構成されているので、両者はそれぞれ別々に製造される。
ノズル本体を構成する第二の滴下部12Bは、上述した第一実施形態のノズル10Aと同様の製造方法により製造することができる。
すなわち、第二の滴下部12Bは、図18(a)に示すように、例えば射出成形を用いて、まず先端部表面がフッ素化・粗面化されていない第二の滴下部12を形成することができる。この場合、図18(a)の(1)に示すように、射出成形用の金型を用いて、溶融した所定のプラスチック樹脂を充填・固化・脱型・取出することにより、第二の滴下部12Bを形成することができる。
但し、第二実施形態に係るノズル10Bは、ノズル本体を構成すると第二の滴下部12Bと、第二の滴下部12Bの先端に挿入・嵌合される第一の滴下部11Bとが別体に構成されているので、両者はそれぞれ別々に製造される。
ノズル本体を構成する第二の滴下部12Bは、上述した第一実施形態のノズル10Aと同様の製造方法により製造することができる。
すなわち、第二の滴下部12Bは、図18(a)に示すように、例えば射出成形を用いて、まず先端部表面がフッ素化・粗面化されていない第二の滴下部12を形成することができる。この場合、図18(a)の(1)に示すように、射出成形用の金型を用いて、溶融した所定のプラスチック樹脂を充填・固化・脱型・取出することにより、第二の滴下部12Bを形成することができる。
ここで、金型の寸法や形状に応じて、ノズル10B(第二の滴下部12B)を所定の形状・寸法に形成することができ、ノズル10Bの最終的な開口となる第一の滴下部11Bが挿入・嵌合可能な内径、具体的には第一の滴下部11Bの外径とほぼ同じかやや大きな寸法に形成することができる。
また、特に図示していないが、第一の滴下部11Bについても、第二の滴下部12Bの製造と同様に、例えば射出成形を用いて所定の形状・寸法で製造される。
第一の滴下部11Bの開口(内径)は、ノズル10Bの最終的な開口となるため、金型の寸法・形状に応じて、所望の大きさの内径、例えば0.5mm以下(0.1mm,0.2mm,0.4mm等)に形成することができる。
また、特に図示していないが、第一の滴下部11Bについても、第二の滴下部12Bの製造と同様に、例えば射出成形を用いて所定の形状・寸法で製造される。
第一の滴下部11Bの開口(内径)は、ノズル10Bの最終的な開口となるため、金型の寸法・形状に応じて、所望の大きさの内径、例えば0.5mm以下(0.1mm,0.2mm,0.4mm等)に形成することができる。
その後、図18(a)の(2)に示すように、第二の滴下部12Bの先端部表面に、所定のスタンパを押し当てて所定の凹凸を形成して、撥液性の高い第二の表面12Ba(低エネルギー表面)を形成することができる。
さらに、図18(a)の(3)に示すように、この第二の表面12Baに対して、フッ素プラズマエッチングを行う。
なお、図18(a)の(3)に示すフッ素プラズマエッチングは、上述した第一実施形態のノズル10Aの場合と同様に、例えば図17に示した方法を用いて、第二の滴下部12Bの先端部近傍に一方の電極200を固定し、先端部の表面(第二の表面12Ba)が間に位置するように他方の電極201を対向させ、この電極間に含フッ素ガスを流しながら、高周波電界を印加することにより行うことができる。
さらに、図18(a)の(3)に示すように、この第二の表面12Baに対して、フッ素プラズマエッチングを行う。
なお、図18(a)の(3)に示すフッ素プラズマエッチングは、上述した第一実施形態のノズル10Aの場合と同様に、例えば図17に示した方法を用いて、第二の滴下部12Bの先端部近傍に一方の電極200を固定し、先端部の表面(第二の表面12Ba)が間に位置するように他方の電極201を対向させ、この電極間に含フッ素ガスを流しながら、高周波電界を印加することにより行うことができる。
以上により、上述した図7~10で示したような粗面100を形成することができ、ノズル10Bの本体となる第二の滴下部12Bの先端部(第二の表面12Ba)をフッ素化・粗面化することができる。
その後は、図18(a)の(4)に示すように、フッ素化・粗面化された第二の滴下部12Bの先端部中心の貫通孔に、別工程で製造された第一の滴下部11Bを挿入・嵌合させることができる。
これにより、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bが完成する。
その後は、図18(a)の(4)に示すように、フッ素化・粗面化された第二の滴下部12Bの先端部中心の貫通孔に、別工程で製造された第一の滴下部11Bを挿入・嵌合させることができる。
これにより、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bが完成する。
また、第二実施形態に係るノズル10Bについても、第一実施形態のノズル10Aと同様に、図18(a)に示すような一般的な射出成形ではなく、特殊な射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形を用いることにより、先端部表面に所定の凹凸を備えた第二の滴下部12を一体成形によって形成することができる。
特殊な射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形技術を用いることで、成形品の所望の部分に微細な凹凸加工・粗面加工を成形工程で施すことが可能となり、図18(b)の(1)に示すように、第二の滴下部12Bの成形工程と、先端部の表面の粗面化工程(第二の表面12Baの形成工程)とを、一つの工程として処理することができ、一工程を省くことが可能となる。すなわち、図18(b)の(2)に示すように、図18(a)の(2)で示したスタンパ等を用いた凹凸加工・粗面化工程を省略することができる。
その後は、図18(b)の(3),(4)に示すように、ノズル10Bに先端部の表面に対してフッ素プラズマエッチングによりフッ素化・粗面化処理を行うとともに(図17参照)、別工程で製造された第一の滴下部11Bを第二の滴下部12Bに挿入・嵌合させることで、ノズル10Bが完成する。
特殊な射出圧縮成形又はヒート&クール式射出成形技術を用いることで、成形品の所望の部分に微細な凹凸加工・粗面加工を成形工程で施すことが可能となり、図18(b)の(1)に示すように、第二の滴下部12Bの成形工程と、先端部の表面の粗面化工程(第二の表面12Baの形成工程)とを、一つの工程として処理することができ、一工程を省くことが可能となる。すなわち、図18(b)の(2)に示すように、図18(a)の(2)で示したスタンパ等を用いた凹凸加工・粗面化工程を省略することができる。
その後は、図18(b)の(3),(4)に示すように、ノズル10Bに先端部の表面に対してフッ素プラズマエッチングによりフッ素化・粗面化処理を行うとともに(図17参照)、別工程で製造された第一の滴下部11Bを第二の滴下部12Bに挿入・嵌合させることで、ノズル10Bが完成する。
また、第二実施形態に係るノズル10Bについては、図19に示すように、第一の滴下部11Bを用いずに第二の滴下部12Bの先端部開口に面取り形状の第一の表面11Baを形成する場合には、図19の(1)に示すように、面取り形状の凹部の外径に対応した射出成形用の金型を用いることにより、開口端部にテーパ状の凹部を備えた第二の滴下部12Bを形成することができる(図19の(2)参照)。
その後は、図19の(3),(4)に示すように、スタンパ等を用いた凹凸加工・粗面化工程、フッ素プラズマエッチングによるフッ素化・粗面化処理を行い、ノズル10Bが完成する。
なお、粗面化・フッ素化の処理に際しては、金型成形されたテーパ状の面取り凹部はマスキングすることで、粗面化・フッ素化されないようする。また、先にノズル10Bの先端部の粗面化・フッ素化の処理を行って第二の表面12Baを形成した後に、第二の表面12Baの開口内面を面取り加工することでテーパ形状の第一の表面11Baを形成することもできる。この場合には、上述したマスキング処理は不要となる。
その後は、図19の(3),(4)に示すように、スタンパ等を用いた凹凸加工・粗面化工程、フッ素プラズマエッチングによるフッ素化・粗面化処理を行い、ノズル10Bが完成する。
なお、粗面化・フッ素化の処理に際しては、金型成形されたテーパ状の面取り凹部はマスキングすることで、粗面化・フッ素化されないようする。また、先にノズル10Bの先端部の粗面化・フッ素化の処理を行って第二の表面12Baを形成した後に、第二の表面12Baの開口内面を面取り加工することでテーパ形状の第一の表面11Baを形成することもできる。この場合には、上述したマスキング処理は不要となる。
[堤防部]
次に、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの先端部に、堤防部14を設ける場合について説明する。
本発明の第一実施形態に係るノズル10Aは、上記のように先端部11にフッ素プラズマ加工や粗面加工が施されて撥液性が向上されたノズル先端面に、さらに、堤防部14を設けることができる。
図20は、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの開口の周囲に堤防部14を設ける場合の先端部の平面図及びそのA-A線断面図であり、(a)はノズルの開口周囲に堤防部14を設ける場合を、(b)は同じく堤防部14を設けない場合を示している。
次に、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの先端部に、堤防部14を設ける場合について説明する。
本発明の第一実施形態に係るノズル10Aは、上記のように先端部11にフッ素プラズマ加工や粗面加工が施されて撥液性が向上されたノズル先端面に、さらに、堤防部14を設けることができる。
図20は、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの開口の周囲に堤防部14を設ける場合の先端部の平面図及びそのA-A線断面図であり、(a)はノズルの開口周囲に堤防部14を設ける場合を、(b)は同じく堤防部14を設けない場合を示している。
上述の通り、第一実施形態に係るノズル10Aのフッ素化・粗面化された先端部11は、高い撥液性能が付与されることで、容器本体2から注出した液滴は、ノズル10Aの先端部11Aの開口11Aaから容易に転落・滴下されるようになる。ただ、ノズル10Aの先端部11Aが粗面化されることで、粗面化された凹凸構造とノズル10Aの開口11Aaとが、図20(b)に示すように空間的に連続・連通する場合がある。
このような場合、容器本体2から注出された液滴の一部が、開口11aと空間的に連通する凹凸構造内に浸入・含浸することが起こり得る。
そして、そのように凹凸構造内に内容液が浸入・含浸すると、凹凸構造による撥液性能が低下したり、ノズル10Aの先端部11A(天面)に液残りが生じるおそれがあり、結果として、ノズル10Aの少量滴下性能・液だれ防止性能が損なわれることがあり得る。
このような場合、容器本体2から注出された液滴の一部が、開口11aと空間的に連通する凹凸構造内に浸入・含浸することが起こり得る。
そして、そのように凹凸構造内に内容液が浸入・含浸すると、凹凸構造による撥液性能が低下したり、ノズル10Aの先端部11A(天面)に液残りが生じるおそれがあり、結果として、ノズル10Aの少量滴下性能・液だれ防止性能が損なわれることがあり得る。
そこで、図20(a)に示すように、ノズル10Aの先端部11Aに、開口11Aaの周囲を取り囲むように立設される堤防部14を設けることができる。
このような堤防部14を備えることで、粗面化された先端部11Aの凹凸構造と開口11Aaとが連通することを遮蔽・遮断し、開口11Aaから注出された液滴が凹凸構造内に浸入・含浸することを防止することができる。これによって、粗面化された先端部11Aの撥液性能の低下や、先端部11Aへの液残りの発生を防止して、ノズル10Aの少量滴下性能、液だれ防止性能を長期間維持することができる。
このような堤防部14は、図20(a)に示すように、先端部11Aの開口11Aaの周辺に形成される階層凹凸構造(図7~10参照)によって構成することができ、また、開口11Aaに突設される周状突起部(図4(d)参照)によって構成することもできる。
このような堤防部14を備えることで、粗面化された先端部11Aの凹凸構造と開口11Aaとが連通することを遮蔽・遮断し、開口11Aaから注出された液滴が凹凸構造内に浸入・含浸することを防止することができる。これによって、粗面化された先端部11Aの撥液性能の低下や、先端部11Aへの液残りの発生を防止して、ノズル10Aの少量滴下性能、液だれ防止性能を長期間維持することができる。
このような堤防部14は、図20(a)に示すように、先端部11Aの開口11Aaの周辺に形成される階層凹凸構造(図7~10参照)によって構成することができ、また、開口11Aaに突設される周状突起部(図4(d)参照)によって構成することもできる。
[肉溜まり部]
容器を傾けた状態で液体を滴下すると、開口から出た液滴はノズル先端部11A、12Baに沿って流れた後、ノズル外部に注出される。(注出モード)
その際、液滴がノズル側面の12A,12Bに回り込み、ノズルや容器本体を汚染する、液だれ現象が問題になる。
以上のように先端部が撥液加工されたノズル10(10A,10B)に対しては、さらに、肉溜まり部15を設けることにより、注出時の液だれ現象を防ぐことができる。
容器を傾けた状態で液体を滴下すると、開口から出た液滴はノズル先端部11A、12Baに沿って流れた後、ノズル外部に注出される。(注出モード)
その際、液滴がノズル側面の12A,12Bに回り込み、ノズルや容器本体を汚染する、液だれ現象が問題になる。
以上のように先端部が撥液加工されたノズル10(10A,10B)に対しては、さらに、肉溜まり部15を設けることにより、注出時の液だれ現象を防ぐことができる。
図21及び22は、本発明の実施形態に係るノズル10の先端部の外縁に肉溜まり部15を設ける場合のノズルの部分断面図であり、図21は第一実施形態に係るノズル10A、図22は、第二実施形態に係るノズル10Bの場合を示している。
これら図21,22において、それぞれ、(a)は肉溜まり部15の形状がノズル先端部の天面に対してオーバーハングしている場合を、(b)は肉溜まり部15の形状がノズル先端部の天面に対してスラントしている場合を、(c)は肉溜まり部15を設けていないノズルを、それぞれ示している。
これら図21,22において、それぞれ、(a)は肉溜まり部15の形状がノズル先端部の天面に対してオーバーハングしている場合を、(b)は肉溜まり部15の形状がノズル先端部の天面に対してスラントしている場合を、(c)は肉溜まり部15を設けていないノズルを、それぞれ示している。
図21及び22の(a),(b)に示すように、肉溜まり部15とは、ノズル10の先端部の外周縁から外側に突出する突出部である。このような肉溜まり部15を備えることにより、先端部の外周縁側に回った液体の液切れ性、すなわち、ノズル10の外縁から落下する液滴とノズル10側に残る液体との分離性を向上させることができる。これによって、ノズル10の先端部に連続する側面側に液体がたれ落ちることがなくなり、先端部の高い撥液性能と相俟って、ノズル10の開口から注出された液滴の液だれの発生を抑制乃至防止することができるようになる。
[液切れ性能のメカニズム]
以下、肉溜まり部15の液切れ性能のメカニズムについて、図23,24を参照しつつ説明する。
図23は、ノズル10の先端部の外縁にスラント形状の肉溜まり部15を設けた場合の液切れ性能を説明するためのノズルの要部断面図であり、図24は、ノズル10の先端部の外縁にオーバーハング形状の肉溜まり部15を設けた場合の液切れ性能を説明するためのノズルの要部断面図である。
以下、肉溜まり部15の液切れ性能のメカニズムについて、図23,24を参照しつつ説明する。
図23は、ノズル10の先端部の外縁にスラント形状の肉溜まり部15を設けた場合の液切れ性能を説明するためのノズルの要部断面図であり、図24は、ノズル10の先端部の外縁にオーバーハング形状の肉溜まり部15を設けた場合の液切れ性能を説明するためのノズルの要部断面図である。
これらの図に示す肉溜まり部15は、ノズル10の先端部(天面)が、例えば熱プレスされることにより、先端部の表層の樹脂が溶融し、溶融した樹脂の一部が当該先端部の外周縁から径方向外方に押し出されて、そのまま固化することで形成される。
また、肉溜まり部15の形状は、例えば、図23に示すように、先端が鋭角状に突出した形状(スラント形状)としたり、図24に示すように、先端が液滴状に突出した形状(オーバーハング形状)としたりすることができる。
このような肉溜まり部15を備えることで、開口から注ぎ出された内容液のノズル10の外縁における液切れ性を良くして、内容液がノズル10の外縁から側面側に液だれするのを有効に抑止することができる。以下、そのメカニズムを説明する。
また、肉溜まり部15の形状は、例えば、図23に示すように、先端が鋭角状に突出した形状(スラント形状)としたり、図24に示すように、先端が液滴状に突出した形状(オーバーハング形状)としたりすることができる。
このような肉溜まり部15を備えることで、開口から注ぎ出された内容液のノズル10の外縁における液切れ性を良くして、内容液がノズル10の外縁から側面側に液だれするのを有効に抑止することができる。以下、そのメカニズムを説明する。
[スラントモード]
まず、図23に示すように、肉溜まり部15をノズル10の天面(先端部の表面)とほぼ面一に鋭角に突出させる場合(スラントモード)、接触角θEで進行してきた液体が先端部の外縁(エッジ部)に達すると(図23(a)参照)、液体の進行面(先端部の天面)とエッジ部の外側の面とのなす角をαとしたときに、前進角(エッジ部の臨界接触角)θ*が、θ*=θE+(π-α)となるまで、液体はエッジ部に留まるようになる(図23(b)参照)。
これは液体の表面張力と接触角との関係において、ピニング効果として知られている現象であるが、図23に示すように先端が鋭角(α<90°)に突出するように肉溜まり部15を形成すると(スラントモード)、ピニング効果によって前進角が大きくなり、表面張力によって内容液が肉溜まり部15に留まり易くなる。
まず、図23に示すように、肉溜まり部15をノズル10の天面(先端部の表面)とほぼ面一に鋭角に突出させる場合(スラントモード)、接触角θEで進行してきた液体が先端部の外縁(エッジ部)に達すると(図23(a)参照)、液体の進行面(先端部の天面)とエッジ部の外側の面とのなす角をαとしたときに、前進角(エッジ部の臨界接触角)θ*が、θ*=θE+(π-α)となるまで、液体はエッジ部に留まるようになる(図23(b)参照)。
これは液体の表面張力と接触角との関係において、ピニング効果として知られている現象であるが、図23に示すように先端が鋭角(α<90°)に突出するように肉溜まり部15を形成すると(スラントモード)、ピニング効果によって前進角が大きくなり、表面張力によって内容液が肉溜まり部15に留まり易くなる。
これにより、ノズル先端部の外縁側に回った液体の液切れ性、すなわち、ノズル10の外縁から落下する液滴とノズル10の天面側に残る液体との分離性を向上させることができ、その結果、ノズル10から注出された液体がノズル側面側に液だれするのを抑止することができる。
なお、図23に示す例では、肉溜まり部15の上面は、ノズル10の天面(先端部の表面)と面一になっているが、先端が鋭角状に突出した形状となるように肉溜り部15を形成する場合、特に図示しないが、肉溜まり部15の上面がノズル10の天面に対して直線状又は曲線状に傾斜(スラント)するように形成してもよい。
なお、図23に示す例では、肉溜まり部15の上面は、ノズル10の天面(先端部の表面)と面一になっているが、先端が鋭角状に突出した形状となるように肉溜り部15を形成する場合、特に図示しないが、肉溜まり部15の上面がノズル10の天面に対して直線状又は曲線状に傾斜(スラント)するように形成してもよい。
[オーバーハングモード]
次に、図24に示すように、肉溜まり部15の先端を液滴状に突出した形状として、内容液の進行面が円弧状に下向きに湾曲(オーバーハング)するようにした場合には(オーバーハングモード)、肉溜まり部15の最下点を越えて根本側に回り込んだ内容液は、表面張力によって臨界接触角θEで肉溜まり部15に留まる。
このとき、その端点における肉溜まり部15との接線Lとノズル10の天面(先端部)とのなす角をαとしたときに、前進角(エッジ部の臨界接触角)θ*は、θ*=θE+(2π-α)となり、エッジ部における見かけ上の大きな表面張力に支えられて、内容液がたれ落ちなくなる。
次に、図24に示すように、肉溜まり部15の先端を液滴状に突出した形状として、内容液の進行面が円弧状に下向きに湾曲(オーバーハング)するようにした場合には(オーバーハングモード)、肉溜まり部15の最下点を越えて根本側に回り込んだ内容液は、表面張力によって臨界接触角θEで肉溜まり部15に留まる。
このとき、その端点における肉溜まり部15との接線Lとノズル10の天面(先端部)とのなす角をαとしたときに、前進角(エッジ部の臨界接触角)θ*は、θ*=θE+(2π-α)となり、エッジ部における見かけ上の大きな表面張力に支えられて、内容液がたれ落ちなくなる。
そして、内容液がたれ落ちるときには、表面張力で支えられなくなった大きな液滴が分離・落下することになり、液体はノズル10の側面側にたれ流れることなく、ノズル10の外縁から分離されて落下することになる。
従って、このオーバーハングモードの場合にも、先端部の外縁側に回った液体の液切れ性、すなわち、ノズル10の外縁から落下する液滴とノズル10の天面側に残る液体との分離性を向上させることができ、ノズル10から注出された液体がノズル側面側に液だれするのを抑止することができるようになる。
従って、このオーバーハングモードの場合にも、先端部の外縁側に回った液体の液切れ性、すなわち、ノズル10の外縁から落下する液滴とノズル10の天面側に残る液体との分離性を向上させることができ、ノズル10から注出された液体がノズル側面側に液だれするのを抑止することができるようになる。
このように、本実施形態にあっては、射出成形などによって所定形状に成形されるノズル10に、熱プレス等によって肉溜まり部15を形成することができ、ピニング効果によって説明される液体の表面張力を見かけ上増大させることで、容器から注出された内容液の残液を肉溜まり部15に留まり易くして、液切れ性を向上させることが可能になる。
その結果、ノズル10の先端部の外縁側に回った液体の液切れ性を向上させることができ、フッ素化・粗面化された先端部の高い撥液性能(液滴の転落性)と相俟って、ノズル10から注出された液体がノズル側面側に液だれするのを効果的に防止することができる。
その結果、ノズル10の先端部の外縁側に回った液体の液切れ性を向上させることができ、フッ素化・粗面化された先端部の高い撥液性能(液滴の転落性)と相俟って、ノズル10から注出された液体がノズル側面側に液だれするのを効果的に防止することができる。
[肉溜まり部の製造方法]
次に、以上のようにノズル10(10A,10B)の先端部に備えられる肉溜まり部15の製造方法について、図25を参照して説明する。
図25は、本実施形態に係るノズル10(10A,10B)に熱プレスにより肉溜まり部15を形成する場合の製造方法を模式的に示す説明図であり、(a)はノズルの開口(吐出口)が熱プレスにより閉塞されないように開口を予め大きく形成した場合の熱プレス前の状態を、(b)は同じく熱プレス後の状態を、(c)は熱プレスによりノズルの開口が閉塞されてしまった状態を、それぞれ示している。
次に、以上のようにノズル10(10A,10B)の先端部に備えられる肉溜まり部15の製造方法について、図25を参照して説明する。
図25は、本実施形態に係るノズル10(10A,10B)に熱プレスにより肉溜まり部15を形成する場合の製造方法を模式的に示す説明図であり、(a)はノズルの開口(吐出口)が熱プレスにより閉塞されないように開口を予め大きく形成した場合の熱プレス前の状態を、(b)は同じく熱プレス後の状態を、(c)は熱プレスによりノズルの開口が閉塞されてしまった状態を、それぞれ示している。
図25(a)に示すように、ノズル10に備えられる肉溜まり部15は、先端部の表面(天面)に熱プレスを行うための熱板Pを押し当てて加熱・加圧することによって、ノズル10の先端部の外周縁から径方向外側に突出する肉溜まり部15を形成することができる。
このように熱プレスで形成される肉溜まり部15の形状や大きさ等は、ノズル10の先端部を熱プレスする熱板Pを押し当てる際の熱板Pの温度、熱板Pを押し当てる押圧力、熱板Pを押し当てる時間などを適宜調整することにより、所望の肉溜まり部15を形成することができる。
このように熱プレスで形成される肉溜まり部15の形状や大きさ等は、ノズル10の先端部を熱プレスする熱板Pを押し当てる際の熱板Pの温度、熱板Pを押し当てる押圧力、熱板Pを押し当てる時間などを適宜調整することにより、所望の肉溜まり部15を形成することができる。
ここで、肉溜まり部15を形成するための熱プレスは、上述した図16及び18の(a)の(2)に示したノズル10の先端部の表面にスタンパにより所定の凹凸を形成する工程と同時に行うことができる。
具体的には、ノズル10の先端部に凹凸を形成するスタンパ(図16及び18の(a)(2)参照)を、図25(a)に示す熱板Pにより構成し、熱板P(スタンパ)による熱プレスによって、先端部の天面に凹凸を形成すると同時に、先端部の外縁に肉溜まり部15を形成することができる。
具体的には、ノズル10の先端部に凹凸を形成するスタンパ(図16及び18の(a)(2)参照)を、図25(a)に示す熱板Pにより構成し、熱板P(スタンパ)による熱プレスによって、先端部の天面に凹凸を形成すると同時に、先端部の外縁に肉溜まり部15を形成することができる。
また、肉溜まり部15を熱プレスにより形成する場合には、樹脂が溶融・膨出する大きさや形状を予測・推定して、熱プレスにかける前のノズル10について、ノズル長や開口を予め大きく設計して形成しておくことが好ましい。
目薬の点眼用容器などの少量滴下用のノズル10の場合、特に液滴を注出させる開口は微小なサイズとなっており、熱プレスによって開口(吐出口)が細くなったり閉塞されたりすることがあり得る(図25(c)参照)。
目薬の点眼用容器などの少量滴下用のノズル10の場合、特に液滴を注出させる開口は微小なサイズとなっており、熱プレスによって開口(吐出口)が細くなったり閉塞されたりすることがあり得る(図25(c)参照)。
そこで、図25(a)に示すように、ノズル10の開口(吐出口)が熱プレスにより閉塞されないように、開口を予め大きく形成しておくことで、熱プレスして肉溜まり部15を形成しても、開口が所定の大きさ・長さとなるようにすることができる(図25(b)参照)。
なお、肉溜まり部15は、熱プレスによって形成することができるので、ノズル10を製造するにあたって、既存の成形型を変更することなく、また、型から取り出す際の変形などの不具合を考慮する必要もないので、金型コストを低く抑えることができるというメリットもある。
なお、肉溜まり部15は、熱プレスによって形成することができるので、ノズル10を製造するにあたって、既存の成形型を変更することなく、また、型から取り出す際の変形などの不具合を考慮する必要もないので、金型コストを低く抑えることができるというメリットもある。
以上説明したように、本発明の実施形態に係るノズル10によれば、ノズル10の先端部に、フッ素プラズマ加工や粗面加工を施すことにより、ノズル10の先端部の撥液性を向上・維持させることができる。
まず、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aでは、ノズル本体を構成するプラスチック成形体は、ポリオレフィンやポリエステルなどの非フッ素系樹脂から形成されているが、先端部11Aの表面には、非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子が組み込まれるようにしてある。
また、フッ素化された先端部11Aの表面には、必要に応じて微細な凹凸からなる粗面が形成されるようになっている。
まず、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aでは、ノズル本体を構成するプラスチック成形体は、ポリオレフィンやポリエステルなどの非フッ素系樹脂から形成されているが、先端部11Aの表面には、非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子が組み込まれるようにしてある。
また、フッ素化された先端部11Aの表面には、必要に応じて微細な凹凸からなる粗面が形成されるようになっている。
このようにフッ素化・粗面化されたノズル10Aの先端部11Aは、容器内から液体が注出されると、フッ素原子による撥液性向上と、微細な凹凸からなる粗面によるエアポケットの存在(気-液接触)により、更なる高い撥液性が確保される。
このように撥液性が付与されたノズル10Aは、先端部11Aの天面の撥液性によって液滴の転落性が高められ、また、ノズル天面への液残りの発生も抑制乃至防止できる。
また、先端部11Aに堤防部14を形成することで、先端部11Aの天面への液滴の含浸を防止して、撥液性能の劣化を防止して、ノズル10Aの少量滴下性能、液だれ防止性能を長期間維持することができる。
さらに、ノズル10の先端部11の外縁に肉溜まり部15を形成することで、注出された液滴の液切れ性を向上させることができ、フッ素化・粗面化による高い撥液性能(液滴の転落性)と相俟って、液だれの発生を抑制乃至防止することができる。
このように撥液性が付与されたノズル10Aは、先端部11Aの天面の撥液性によって液滴の転落性が高められ、また、ノズル天面への液残りの発生も抑制乃至防止できる。
また、先端部11Aに堤防部14を形成することで、先端部11Aの天面への液滴の含浸を防止して、撥液性能の劣化を防止して、ノズル10Aの少量滴下性能、液だれ防止性能を長期間維持することができる。
さらに、ノズル10の先端部11の外縁に肉溜まり部15を形成することで、注出された液滴の液切れ性を向上させることができ、フッ素化・粗面化による高い撥液性能(液滴の転落性)と相俟って、液だれの発生を抑制乃至防止することができる。
また、本発明の第二実施形態に係るノズル10Bでは、ノズル10Bの先端部表面を、表面自由エネルギーの異なる複数の表面、すなわち、第一の表面11Baと第二の表面12Baによって構成し、ノズル中心に位置する第一の表面11Baを撥液性の低い高エネルギー表面とし、その周囲に位置する第二の表面12Baを撥液性の高い低エネルギー表面とすることにより、液滴が必ずノズル10Bの開口中心に形成されるように誘導しつつ、滴下量の少量化を実現することができるようになる。
これによって、繰り返しの使用によっても滴下性能に劣化等が生じることもなく、また、滴下量のばらつきもなく、安定した少量滴下が確実に行えるようになり、目薬の点眼用容器に好適なノズルを実現することができる。
また、撥液性が付与されたノズル10Bは、先端部天面の撥液性によって液滴の転落性が高められ、また、ノズル天面への液残りの発生も抑制乃至防止できる。
また、ノズル10Bの先端部の外縁に肉溜まり部15を形成することで、注出された液滴の液切れ性を向上させることができ、フッ素化・粗面化による高い撥液性能(液滴の転落性)と相俟って、液だれの発生を抑制乃至防止することができる。
また、撥液性が付与されたノズル10Bは、先端部天面の撥液性によって液滴の転落性が高められ、また、ノズル天面への液残りの発生も抑制乃至防止できる。
また、ノズル10Bの先端部の外縁に肉溜まり部15を形成することで、注出された液滴の液切れ性を向上させることができ、フッ素化・粗面化による高い撥液性能(液滴の転落性)と相俟って、液だれの発生を抑制乃至防止することができる。
このように、第二実施形態のノズル10Bは、まず、液体が注出されるノズル先端部に所定の撥液加工・撥液構造を付与することにより、ノズル10Bの先端部表面の撥液性を高めた表面、すなわち、低エネルギー表面となる第二の表面12Baを設けるようにしてある。
その上で、ノズル表面の撥液性の偏りやエアの噛み込み等による滴下量のばらつきを排除する観点から、積極的に撥液性の偏りを作り出して、液滴が必ずノズル10Bの中心に形成されるように誘導するために、撥液加工された第二の表面12Baよりも撥液性の低い表面、すなわち、高エネルギー表面となる第一の表面11Baをノズル中心に設けるようにしてある。
その上で、ノズル表面の撥液性の偏りやエアの噛み込み等による滴下量のばらつきを排除する観点から、積極的に撥液性の偏りを作り出して、液滴が必ずノズル10Bの中心に形成されるように誘導するために、撥液加工された第二の表面12Baよりも撥液性の低い表面、すなわち、高エネルギー表面となる第一の表面11Baをノズル中心に設けるようにしてある。
これによって、ノズル10Bの開口外周には高エネルギー表面となる第一の表面11Baが存在し、かつ、その周囲には第一の表面11Baよりも撥水性が高い低エネルギー表面となる第二の表面12Baが連続することから、ノズル10Bから注出される液滴は、第二の表面12Baから積極的に撥液され、かつ、第一の表面11Baには積極的に吸着されることになり、液滴は第一の表面11Baのみに吸着・接触された状態でノズル中心に形成・誘導されることになる。
このため、仮に第二の表面12Baに撥液性のばらつきがあっても、また、注出される液滴にエアの噛み込みが存在しても、液滴が第二の表面12Ba側に偏ったり分散することがなく、液滴は必ずノズル10Bの開口中心に形成されるように誘導される。
従って、第二実施形態のノズル10Bでは、液滴の偏りやばらつきが生じることなく、確実かつ安定した注出・滴下を行わせることができるようになる。
このため、仮に第二の表面12Baに撥液性のばらつきがあっても、また、注出される液滴にエアの噛み込みが存在しても、液滴が第二の表面12Ba側に偏ったり分散することがなく、液滴は必ずノズル10Bの開口中心に形成されるように誘導される。
従って、第二実施形態のノズル10Bでは、液滴の偏りやばらつきが生じることなく、確実かつ安定した注出・滴下を行わせることができるようになる。
また、撥液性の高い低エネルギー表面となる第二の表面12Baには、フッ素プラズマ加工や粗面加工を施すことにより、ノズル先端面の撥液性を向上・維持させることができる。すなわち、ノズル10Bの第二の表面12Baを構成するプラスチック成形体は、ポリオレフィンやポリエステルなどの非フッ素系樹脂から形成されているが、第二の表面12Baを構成する部分には、非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子が組み込まれるようにしてある。また、フッ素化された第二の表面12Baには、必要に応じて微細な凹凸からなる粗面が形成されるようになっている。
このようにフッ素化・粗面化されたノズル10Bの第二の表面12Baは、容器内から液体が注出されると、フッ素原子による撥液性向上と、微細な凹凸からなる粗面によるエアポケットの存在(気-液接触)により、更なる高い撥液性が確保される。これによって、注出された液滴は、第二の表面12Baには付着せず、ノズル中心の第一の表面11Baに形成されるように誘導されることになる。
このようにフッ素化・粗面化されたノズル10Bの第二の表面12Baは、容器内から液体が注出されると、フッ素原子による撥液性向上と、微細な凹凸からなる粗面によるエアポケットの存在(気-液接触)により、更なる高い撥液性が確保される。これによって、注出された液滴は、第二の表面12Baには付着せず、ノズル中心の第一の表面11Baに形成されるように誘導されることになる。
また、本発明に係るノズル10の先端部のフッ素化は、フッ素原子がノズルの先端部表面を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に組み込まれているため、表面(粗面)から脱落することなく、安定的にノズル先端部の表面(粗面)に存在することになる。このため、繰り返し液体を注出させた場合でも、撥液性が損なわれることがない。
すなわち、先端部がフッ素化・粗面化されたノズル10は、優れた撥液性が長期間にわたって維持され、液体が繰り返し接触した場合にも、初期段階と同程度の撥液性が保持されるようになるため、少量の滴下が可能となる。
従って、ノズル10の内径及び第一の表面11Baの表面積や形状を所定の大きさに設定することで、ノズル10から注出される液体(目薬)の滴下量を、例えば10μl以下等の任意の量に設定することができ、滴下量の少量化・最適化が可能となり、人間の眼に最適な点眼量・滴下量を実現することができる。
すなわち、先端部がフッ素化・粗面化されたノズル10は、優れた撥液性が長期間にわたって維持され、液体が繰り返し接触した場合にも、初期段階と同程度の撥液性が保持されるようになるため、少量の滴下が可能となる。
従って、ノズル10の内径及び第一の表面11Baの表面積や形状を所定の大きさに設定することで、ノズル10から注出される液体(目薬)の滴下量を、例えば10μl以下等の任意の量に設定することができ、滴下量の少量化・最適化が可能となり、人間の眼に最適な点眼量・滴下量を実現することができる。
また、フッ素化・粗面化されたノズル10の先端部は、キャップ20によって保護されるが、その場合に、キャップ20の内面がノズル10のフッ素化・粗面化面に当接・接触するようなことはなく、キャップ20がノズル表面に非接触の状態で、ノズル10がキャップ20によって覆われ、容器内が密閉状態で保護されるようになる。
従って、キャップ20が繰り返し着脱されても、ノズル10の先端部のフッ素化・粗面化性能が損なわれることがなく、容器内の液体(目薬)が無くなる最後まで、ノズル10の少量滴下性を発揮させることができるようになる。
従って、キャップ20が繰り返し着脱されても、ノズル10の先端部のフッ素化・粗面化性能が損なわれることがなく、容器内の液体(目薬)が無くなる最後まで、ノズル10の少量滴下性を発揮させることができるようになる。
以上のように、本実施形態に係るノズル10によれば、点眼用容器1における滴下量の少量化を実現するとともに、液だれやノズル天面の液残りを防止でき、ノズル先端の汚染、ノズルから容器本体内への液戻りによる異物や微生物の混入などもなくなり、繰り返しの使用によっても滴下性能の劣化等の問題が生じることも有効に防止できる。
さらに、キャップ20によってノズル10の先端部を、その機能が損なわれることのないように確実に保護することで、本発明に係るノズル性能を安定的に維持させることができ、点眼用容器1内の目薬を使い切るまで、良好な点眼動作が行えるようになる。
さらに、キャップ20によってノズル10の先端部を、その機能が損なわれることのないように確実に保護することで、本発明に係るノズル性能を安定的に維持させることができ、点眼用容器1内の目薬を使い切るまで、良好な点眼動作が行えるようになる。
以下、本発明に係るノズルの一実施例を説明する。
なお、本発明を以下の実施例により更に説明するが、本発明は下記実施例により何らかの制限を受けるものではない。
[第一実施形態]
まず、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの一実施例を説明する。
下記の表1に、本発明に係るノズルの実施例1~3及び比較例1~3を示す。
なお、本発明を以下の実施例により更に説明するが、本発明は下記実施例により何らかの制限を受けるものではない。
[第一実施形態]
まず、本発明の第一実施形態に係るノズル10Aの一実施例を説明する。
下記の表1に、本発明に係るノズルの実施例1~3及び比較例1~3を示す。
表1に示す実施例1~3、比較例1~3は以下の条件により行った。
(1)供試サンプル
§ノズル本体
・材料
・低密度ポリエチレン
・グレード:LJ8041
・大きさ:直径10mm×長さ10mm
・開口径:0.1 , 0.2 , 0.3 , 0.4mm
・ノズル本体製造方法
・射出成形法により上記開口を持つノズルを得た。
§スタンパ
○階層凹凸スタンパ(一次凹凸+二次凹凸が形成されたスタンパ)の製造方法
・フォトリソグラフィー法によりマスタを製作し、Cu電鋳により一次凹凸が刻設されたCuマスタを得た。
・Cuマスタ表面に対してウェットエッチングを行い、粗面を形成した後、Ni電鋳により二次凹凸が刻設されたスタンパを得た。
・一次凹凸パターン
・φs=0.1(s=20μm、d=30μm、ピッチ=200μm)
・二次凹凸パターン
・Ra/RSm=264×10-3(Ra=933μm、RSm=3.5μm)
○二次凹凸スタンパの製造方法
・平板Cuマスタ表面に対してウェットエッチングを行い、粗面を形成した後、Ni電鋳により二次凹凸が刻設されたスタンパを得た。
・Ra/RSm=264×10-3(Ra=933μm、RSm=3.5μm)
§転写成形
・ハロゲンランプによる赤外線輻射加熱によりスタンパを230℃に加熱し、ノズル先端に1秒間押し付け、その後冷却することにより、スタンパに刻設された凹凸をノズル先端に転写成形した。
§フッ化炭素プラズマ処理
・転写成形の後、下記の条件でフッ化炭素プラズマ処理を行った。
・装置
・放電方式:低気圧表面波プラズマ
・電源:1500W@2.45GHz
・条件
・真空度:4Pa
・原料ガス:CF4 100sccm
・プラズマ処理時間:20秒
(2)性能評価
§凹凸形状評価
・測定方法
・凹凸が転写されたノズル先端に対して、一次凹凸及び二次凹凸は白色干渉計を用いて、三次凹凸は原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定し、面積比φs、算術平均粗さRa、平均長さRSmを算出した。
・白色干渉計の測定条件
・測定装置:ZYGO社NewView7300
・対物レンズ50倍
・接眼レンズ2.0倍
・長波長カットオフ値λc=13.846155μm
・短波長カットオフ値λs=346.155nm
・AFMの測定条件
・測定装置:Veeco社NanoScopeIII
・長波長カットオフ値λc=0.0824μm
§フッ素原子含有量評価
・測定方法
・X線光電子分光装置(XPS)を用いて、基板表面のワイドバンドスペクトル解析を行い、表面に存在する元素量を測定し、フッ素原子と炭素原子量の比(F/C)を算出した。
・測定装置:ThermoFisherScientific社K-Alpha
§少量滴下性能、及び、滴下量制御性能評価
・試験方法
・目薬容器本体に実液を充填し、フッ化炭素プラズマ処理、及び、転写成形したノズルで打栓した。
・電子天秤に置いた紙皿に実液を10滴以上滴下して重量を測定した。
・滴下した重量を滴下数で割って、1滴当たりの滴下量を算出した。
・実液
・ロート社 Cキューブ
・測定装置:メトラー社上皿天秤ML802
・評価基準
・開口径と滴下量の関係に正の相関があり、相関係数r2≧0.7の場合、滴下量制御性があると判断した。
・滴下量≦10μLの場合、少量滴下性があると判断した。
§滴下耐久性能評価
・試験方法
・100回滴下して、表面を汚染させた。
・汚染したノズルに対して滴下量を測定した。
・実液
・ロート社 Cキューブ
・評価基準
・滴下量≦10μLの場合、滴下耐久性があると判断した。
(1)供試サンプル
§ノズル本体
・材料
・低密度ポリエチレン
・グレード:LJ8041
・大きさ:直径10mm×長さ10mm
・開口径:0.1 , 0.2 , 0.3 , 0.4mm
・ノズル本体製造方法
・射出成形法により上記開口を持つノズルを得た。
§スタンパ
○階層凹凸スタンパ(一次凹凸+二次凹凸が形成されたスタンパ)の製造方法
・フォトリソグラフィー法によりマスタを製作し、Cu電鋳により一次凹凸が刻設されたCuマスタを得た。
・Cuマスタ表面に対してウェットエッチングを行い、粗面を形成した後、Ni電鋳により二次凹凸が刻設されたスタンパを得た。
・一次凹凸パターン
・φs=0.1(s=20μm、d=30μm、ピッチ=200μm)
・二次凹凸パターン
・Ra/RSm=264×10-3(Ra=933μm、RSm=3.5μm)
○二次凹凸スタンパの製造方法
・平板Cuマスタ表面に対してウェットエッチングを行い、粗面を形成した後、Ni電鋳により二次凹凸が刻設されたスタンパを得た。
・Ra/RSm=264×10-3(Ra=933μm、RSm=3.5μm)
§転写成形
・ハロゲンランプによる赤外線輻射加熱によりスタンパを230℃に加熱し、ノズル先端に1秒間押し付け、その後冷却することにより、スタンパに刻設された凹凸をノズル先端に転写成形した。
§フッ化炭素プラズマ処理
・転写成形の後、下記の条件でフッ化炭素プラズマ処理を行った。
・装置
・放電方式:低気圧表面波プラズマ
・電源:1500W@2.45GHz
・条件
・真空度:4Pa
・原料ガス:CF4 100sccm
・プラズマ処理時間:20秒
(2)性能評価
§凹凸形状評価
・測定方法
・凹凸が転写されたノズル先端に対して、一次凹凸及び二次凹凸は白色干渉計を用いて、三次凹凸は原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定し、面積比φs、算術平均粗さRa、平均長さRSmを算出した。
・白色干渉計の測定条件
・測定装置:ZYGO社NewView7300
・対物レンズ50倍
・接眼レンズ2.0倍
・長波長カットオフ値λc=13.846155μm
・短波長カットオフ値λs=346.155nm
・AFMの測定条件
・測定装置:Veeco社NanoScopeIII
・長波長カットオフ値λc=0.0824μm
§フッ素原子含有量評価
・測定方法
・X線光電子分光装置(XPS)を用いて、基板表面のワイドバンドスペクトル解析を行い、表面に存在する元素量を測定し、フッ素原子と炭素原子量の比(F/C)を算出した。
・測定装置:ThermoFisherScientific社K-Alpha
§少量滴下性能、及び、滴下量制御性能評価
・試験方法
・目薬容器本体に実液を充填し、フッ化炭素プラズマ処理、及び、転写成形したノズルで打栓した。
・電子天秤に置いた紙皿に実液を10滴以上滴下して重量を測定した。
・滴下した重量を滴下数で割って、1滴当たりの滴下量を算出した。
・実液
・ロート社 Cキューブ
・測定装置:メトラー社上皿天秤ML802
・評価基準
・開口径と滴下量の関係に正の相関があり、相関係数r2≧0.7の場合、滴下量制御性があると判断した。
・滴下量≦10μLの場合、少量滴下性があると判断した。
§滴下耐久性能評価
・試験方法
・100回滴下して、表面を汚染させた。
・汚染したノズルに対して滴下量を測定した。
・実液
・ロート社 Cキューブ
・評価基準
・滴下量≦10μLの場合、滴下耐久性があると判断した。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係るノズルの一実施例を、表2を参照しつつ説明する。
次に、本発明の第二実施形態に係るノズルの一実施例を、表2を参照しつつ説明する。
(ノズルベース1)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径6mm×長さ5mm
・開口径:0.8mm
(ノズルベース2)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径6mm×長さ5mm
・開口径:1.2mm
(ノズルベース3)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径6mm×長さ5mm
・開口径:0.4mm
(第一の滴下部a)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径0.8mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:矩形
(第一の滴下部b)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径1.2mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:矩形
(第一の滴下部c)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径0.8mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:縮小テーパ(先端角30°)
(第一の滴下部d)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径0.8mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:拡大テーパ(先端角45°)
(粗面化工程)
・階層的凹凸構造が表面に形成されたNi製スタンパを230℃に加熱し、ノズルベースに対しホットプレス成形した
・一次凹凸構造
・ライン&スペースパターン
・面積比=0.2
・二次凹凸構造
・Ra/Rsm=250×10-3
(フッ素プラズマ工程)
・表面波プラズマ装置
・電源出力:1.5kW@2.45GHz
・原料ガス:CF4 200sccm
・真空度:4Pa
・処理時間:20秒
(バリ付設工程)
・ノズルベースの開口に対し、直径0.4mmのドリルで穴開け加工することによりバリを付設した
(突出組立工程)
・ノズルベースの開口に第一の滴下部を挿入した
・組立の際、ノズルベース表面よりも滴下部を0.3mm突出させた
(滴下試験)
・ロートCキューブを充填した目薬容器本体に対して、ノズルを挿入した
・容器本体を押下して、充填液を20滴、滴下して滴下量を測定した
(少量滴下性能評価)
・滴下量平均値を計算し、評価した
・○ - 平均値≦10μL
・× - 平均値>10μL
(滴下量再現性能評価)
・滴下量平均値と標準偏差を計算し、以下の式よりCVを計算し評価した
・CV(%)=(標準偏差)/(平均値)×100
・○ - CV≦3.3%
・△ - 3.3<CV≦5.0%
・× - CV>5.0%
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径6mm×長さ5mm
・開口径:0.8mm
(ノズルベース2)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径6mm×長さ5mm
・開口径:1.2mm
(ノズルベース3)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径6mm×長さ5mm
・開口径:0.4mm
(第一の滴下部a)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径0.8mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:矩形
(第一の滴下部b)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径1.2mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:矩形
(第一の滴下部c)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径0.8mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:縮小テーパ(先端角30°)
(第一の滴下部d)
・樹脂:ポリエチレン(日本ポリエチレンLJ8041)
・成形法:射出成形法
・外形形状:直径0.8mm×内径0.4mm×長さ1mm
・第一の表面の形状:拡大テーパ(先端角45°)
(粗面化工程)
・階層的凹凸構造が表面に形成されたNi製スタンパを230℃に加熱し、ノズルベースに対しホットプレス成形した
・一次凹凸構造
・ライン&スペースパターン
・面積比=0.2
・二次凹凸構造
・Ra/Rsm=250×10-3
(フッ素プラズマ工程)
・表面波プラズマ装置
・電源出力:1.5kW@2.45GHz
・原料ガス:CF4 200sccm
・真空度:4Pa
・処理時間:20秒
(バリ付設工程)
・ノズルベースの開口に対し、直径0.4mmのドリルで穴開け加工することによりバリを付設した
(突出組立工程)
・ノズルベースの開口に第一の滴下部を挿入した
・組立の際、ノズルベース表面よりも滴下部を0.3mm突出させた
(滴下試験)
・ロートCキューブを充填した目薬容器本体に対して、ノズルを挿入した
・容器本体を押下して、充填液を20滴、滴下して滴下量を測定した
(少量滴下性能評価)
・滴下量平均値を計算し、評価した
・○ - 平均値≦10μL
・× - 平均値>10μL
(滴下量再現性能評価)
・滴下量平均値と標準偏差を計算し、以下の式よりCVを計算し評価した
・CV(%)=(標準偏差)/(平均値)×100
・○ - CV≦3.3%
・△ - 3.3<CV≦5.0%
・× - CV>5.0%
以上、本発明のノズルについて、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るノズルは、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、本発明のノズルの適用対象として目薬の点眼用容器を例にとって説明したが、本発明の適用対象は、点眼用容器に限定されるものではない。すなわち、流体を、所定量ずつ滴下させることが望まれるノズル・注出口であれば、点眼用容器以外に適用することも可能であり、例えば目薬以外の薬品用の容器、醤油やソースなどの調味料用の容器、洗剤や化粧品などの化学製品用の容器等、各種の容器のノズル、医療や実験器具用のノズル、液体滴下装置のノズルとして用いることが可能である。
本発明は、例えば目薬の点眼用容器などの少量滴下用のノズルとして好適に利用することができる。
1 点眼用容器
2 容器本体
10,10A,10B ノズル
11A 先端部
11Aa 開口
11B 第一の滴下部
11Ba 第一の表面
12A 側面部
12B 第二の滴下部
12Ba 第二の表面
14 堤防部
15 肉溜まり部
20 キャップ
21 ノズル当接部
100 粗面
160 一次凹凸
160a 凹部
160b 凸部
165 二次凹凸
170 液滴
2 容器本体
10,10A,10B ノズル
11A 先端部
11Aa 開口
11B 第一の滴下部
11Ba 第一の表面
12A 側面部
12B 第二の滴下部
12Ba 第二の表面
14 堤防部
15 肉溜まり部
20 キャップ
21 ノズル当接部
100 粗面
160 一次凹凸
160a 凹部
160b 凸部
165 二次凹凸
170 液滴
Claims (21)
- 非フッ素系樹脂よりなるノズルであって、
前記ノズルの表面を構成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれている
ことを特徴とするノズル。 - 前記ノズルの先端部が粗面化されてなる請求項1記載のノズル。
- 前記の粗面は、一次凹凸面と、該一次凹凸面内に形成された該一次凹凸よりも微細な二次凹凸面を有しており、該二次凹凸面を形成している非フッ素系樹脂の分子鎖中に前記フッ素原子が組み込まれている粗面からなる、請求項2記載のノズル。
- 前記二次凹凸面内には、さらに微細な三次凹凸面が形成されており、該三次凹凸面を形成している非フッ素系樹脂の分子鎖中に前記フッ素原子が組み込まれている請求項3記載のノズル。
- 面積比(単位面積当たりの固-液界面の投影面積);φSとしたとき、前記粗面が、0.05≦φs≦0.8、である請求項2記載のノズル。
- 前記粗面が矩形凹凸構造である、請求項5記載のノズル。
- 凹凸構造の振幅を表す算術平均粗さ;Ra、1/2ピッチR0に対応する平均長さ;RSmとしたとき、前記粗面が、Ra/RSm≧50×10-3を満足する請求項2記載のノズル。
- 前記ノズルの内側先端部に周状突起部を有する請求項1記載のノズル。
- ノズルの先端部表面が、
ノズル中心側に位置する第一の表面と、この第一の表面の外周側に連続する第二の表面とを備え、
前記第一の表面と第二の表面とが、表面自由エネルギーの異なる表面からなる
ことを特徴とするノズル。 - 前記第二の表面が、前記第一の表面より高い撥液性を有する請求項9記載のノズル。
- 前記第二の表面が粗面化されることにより、前記第一の表面と表面自由エネルギーの異なる請求項9記載のノズル。
- 前記ノズルが、液滴を滴下させるノズルであって、
滴下される液体が通過する第一の滴下部と、
前記第一の滴下部の外周側に配設される第二の滴下部と、を備え、
前記第一の滴下部の先端部表面が、前記第一の表面であり、
前記第二の滴下部の先端部表面が、前記第二の表面である請求項9記載のノズル。 - 前記第一の表面が、前記第二の表面より注出方向に突出する請求項9記載のノズル。
- 前記第一の表面が、前記第二の表面より注出方向に突出しない請求項9記載のノズル。
- ノズル中心線を含む断面における、前記第一の表面の形状が、矩形形状である請求項9記載のノズル。
- ノズル中心線を含む断面における、前記第一の表面の形状が、注出方向に縮小するテーパ形状、又は、注出方向に拡大するテーパ形状である請求項9記載のノズル。
- 前記ノズルの先端部に接することなく、当該ノズルを覆うキャップを備える請求項1又は9のいずれか一項記載のノズル。
- 前記キャップの内面が、前記ノズルの先端部に連続する側面に当接することにより、当該ノズルの先端部を覆う請求項17記載のノズル。
- 前記キャップの内面が、前記ノズルの先端部に連続する側面を押圧することにより、当該ノズルの先端部開口を閉鎖する請求項17記載のノズル。
- 前記ノズルの先端部に接することなく、当該ノズルを覆うキャップを備え、
前記キャップの内面が、前記第一の表面に当接することにより前記ノズルを封止するキャップを備える請求項17記載のノズル。 - 前記ノズルの先端部の外周縁から外側に突出する肉溜まり部を有し、
前記肉溜まり部が、前記ノズルの先端部が熱プレスされることによって形成される請求項1又は9のいずれか一項記載のノズル。
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JP2015095402A JP6733134B2 (ja) | 2015-03-19 | 2015-05-08 | ノズル |
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JP7164458B2 (ja) | 2019-02-08 | 2022-11-01 | Ntn株式会社 | 液体塗布ユニットおよび液体塗布装置 |
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