フロート及びその製造方法
【課題】樹脂に混合したガラス粒体の破損を抑えて小さい比重のフロートを得ることができるフロートの製造方法、及び、このフロートの製造方法で製造された小さい比重のフロートを提供する。
【解決手段】フロートＦは、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐと中空状のガラスビーズＧとをそれぞれ固体状態のままで混合した混合物を生成して、この混合物を金型に入れて高密度ポリエチレン樹脂粒子の溶融温度以上に加熱しながら圧縮して成型される。
【解決手段】フロートＦは、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐと中空状のガラスビーズＧとをそれぞれ固体状態のままで混合した混合物を生成して、この混合物を金型に入れて高密度ポリエチレン樹脂粒子の溶融温度以上に加熱しながら圧縮して成型される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液体タンクに収容された液体の液面レベルを測定する液面レベルセンサなどで用いられるフロート及びこのフロートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フロート式液面レベルセンサにおいては、液体の液面に浮かべられたフロートの上下動を検知して液面レベルの測定を行う。このようなフロート式液面レベルセンサは、例えば、石油液化ガス（ＬＰＧ）などの高圧液化ガスなどでの測定に使用されることがあり、フロートには耐圧性や液体の低浸透性が要求され、さらに、このような液化ガスは比重が小さいので、浮力を得るためにフロートには小さい比重が要求される。
【０００３】
例えば、中空状の金属体でフロートを構成した場合には、耐圧を確保するために金属の厚みが増し重量が増えて十分な浮力が得られず、また、耐圧性の点から形状が球形に制約されるという問題があった。また、金属よりも小さい比重の樹脂材料でフロートを構成した場合においても、中空体、発泡体問わず、高圧液体中では液体が樹脂材料に浸透してフロート内の空間に液体が浸入してしまい、浮力が得られなくなるという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載されたフロートは、ガラスマイクロバルーンなどの微小中空体を含有した熱可塑性樹脂で構成されている。このようなフロートによれば、中空体や発泡体などのように内部に空間を設けることなく比重を小さくして、浮力を確保することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２１２３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のフロートは、押出機によって加熱溶融した樹脂とガラスマイクロバルーンとを混練押出してこれら樹脂とガラスマイクロバルーンとが混合されたペレットを作成したのち、このペレットを用いて射出成型機によって成型されるものであるところ、比重を小さくするためにガラスマイクロバルーンの割合を多くすると、これらガラスマイクロバルーンの間に溶融した樹脂が行きわたらず、そのため、混練押出時や射出成型時にガラスマイクロバルーン同士が擦れて割れてしまい、小さい比重のフロートを得ることが困難であるという問題があった。特に、耐薬品性や剛性の高い高分子量の樹脂を用いた場合、このような樹脂は溶融時の粘度が高いので、ガラスマイクロバルーンの間に溶融した樹脂がより行きわたらず、そのため、上記問題がより顕著であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、樹脂に混合したガラス粒体の破損を抑えて小さい比重のフロートを得ることができるフロートの製造方法、及び、このフロートの製造方法で製造された小さい比重のフロートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、液体に浮かべられるフロートの製造方法であって、熱可塑性の樹脂粉体と中空状のガラス粒体とをそれぞれ固体状態のままで混合した混合物を生成する混合工程と、前記混合工程で生成された前記混合物を金型に入れて前記樹脂粉体の溶融温度以上に加熱しながら圧力を加えて圧縮する圧縮成型工程と、を順次有していることを特徴とするフロートの製造方法である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記混合工程では、前記ガラス粒体の割合が４１体積％〜７３体積％となるように前記樹脂粉体と前記ガラス粒体とを混合して前記混合物を生成し、前記圧縮成型工程では、前記金型に入れた前記混合物を５ＭＰａ以下の圧力を加えて圧縮する、ことを特徴とする製造方法である。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、上記目的を達成するために、熱可塑性の樹脂と中空状のガラス粒体とが混合された混合物を材料として成型され、比重が０．５５〜０．５７となるように構成されていることを特徴とするフロートである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱可塑性の樹脂粉体と中空状のガラス粒体とをそれぞれ固体状態のままで混合して混合物を生成するので、粉体又は粒体などの粒子状の材料を用いることで、これら材料を均一に混合してガラス粒体を樹脂粉体中に分散させることができ、また、混合物を金型に入れて加熱しながら圧力を加えて成型するので、ガラス粒体を含む溶融した樹脂が混練されることなく圧力のみが加えられる。そのため、ガラス粒体の割合を多くした場合でも、ガラス粒体同士が擦れることがなくなるとともにガラス粒体に加わる圧力が樹脂によって緩和されて、ガラス粒体が割れてしまうことを防止でき、混合したガラス粒体の破損を抑えて小さい比重のフロートを得ることができる。また、ガラス粒体の割合が多くなることで、樹脂への液体浸透量を少なくすることができ、そのため、経時的に比重変化の少ないフロートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明のフロートの製造方法の混合工程を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のフロートの製造方法の圧縮成型工程を説明する図である。
【図３】本発明のフロートの一実施形態の構成を模式的に示す正面図（一部に拡大断面図含む）である。
【図４】図３のフロートを有する液面レベルセンサの構成を説明する図である。
【図５】（ａ）は、図３のフロートの外周面に金属箔を設けたフロート体の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のフロート体を有する他の液面レベルセンサの構成を説明する図である。
【図６】混合物中のガラスビーズの充填率とフロートの比重（実測値、理論値）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のフロートの製造方法の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本発明の製造方法で製造されるフロートは、例えば、液体タンクに収容された液体の液面レベル（即ち、液面高さであり、液位ともいう）を測定する液面レベルセンサに用いられる。従来、このようなフロートは、溶融状態の樹脂にガラス粒体としてのガラスマイクロバルーンを混合したペレット用いて射出成型により製造していたが、ガラスマイクロバルーンの混合の割合が高くなると成形時などにおいてガラスマイクロバルーンが割れてしまうので、ある値より比重を小さくすることができず、そのため、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ブタンガス、又は、アンモニアなど、比重の小さい液体に浮かべられるフロートの製造には不適当であった。そして、本発明の製造方法では、このような比重の小さい液体に浮かべることができるフロートを製造することができる。
【００１４】
以下に説明するフロートの製造方法では、原材料として、熱可塑性の樹脂粉体と、中空状のガラス粒体と、を用い、円筒形状のフロートＦ（図３）を製造する。勿論、このような形状は、一例であって、本発明の目的に反しない限り、フロートＦの形状は任意である。
【００１５】
樹脂粉体としては、例えば、平均粒径が１００μｍ程度、比重が０．９５、溶融温度が１２８℃のパウダー状のポリエチレン（ＰＥ）を用いる。本実施形態では、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ（サンファインＬＨ−４１１、旭化成ケミカルズ社製）を用いている。勿論、樹脂の種類について、ポリエチレン以外にも、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、又は、ポリアミド（ＰＡ）などのパウダー状の樹脂材料を用いてもよく、また、平均粒径についても、後述するガラス粒体より極端に大きくなく、このガラス粒体と均一に混ざる程度の大きさであればよい。一般的に、樹脂における分子量と溶融粘度には相関があり、同種の樹脂であっても分子量が大きくなるほど溶融粘度が高くなる傾向にあるが、粉体の状態でガラス粒体と混合するので、溶融粘度が混合物の混合程度に影響することがなく、均一に混合することができる。また、樹脂における分子量が大きいと耐薬品性や剛性が高くなるので、耐薬品性に優れた、比重の小さい高耐圧のフロートの製造に有利である。
【００１６】
ガラス粒体としては、例えば、平均粒径が３５μｍ程度で比重が０．３４程度の中空球状に形成されたものを用いる。本実施形態では、フィラー用のガラスビーズＧ（Ｓｐｈｅｒｉｃｅｌ ３４Ｐ３０、ポッターズ・バロティーニ社製）を用いている。ガラスビーズＧは、その粒径が大きいほど、比重が小さくなるとともに耐圧が低くなる。ガラスビーズＧの比重を小さくすることで、それを用いて成型されるフロートＦの比重を小さくすることができるが、ガラスビーズＧが製造時に割れやすくなるので、所望の比重のフロートＦを得ることが難しくなり、また、ガラスビーズＧの耐圧によりフロートＦ自体の耐圧も決まるので、比重を小さくしすぎると必要な耐圧を得られなくなる。そのため、フロートＦの成形時に加えられる圧力やフロートＦを浮かべる液体の性質（比重、圧力など）に応じて、比重と耐圧とのバランスをとるようにしてガラスビーズＧの平均粒径等を決定する。
【００１７】
フロートの製造において、まず、所定量の高密度ポリエチレン樹脂粒子ＰとガラスビーズＧとを計量したのち、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、混合機Ｍに投入して混合し、これら原材料が均一に混ぜ合わされた混合物Ｒを生成する（混合工程）。
【００１８】
この混合工程では、生成された混合物Ｒ中に含まれるガラスビーズの割合（以下、充填率ともいう）が、製造するフロートの用途（即ち、フロートを浮かべる対象の液体など）に合わせて、４１〜７３体積％の範囲に含まれるように高密度ポリエチレン樹脂粒子ＰとガラスビーズＧとを混合する。ここでいう「体積％」は、粉体や粒体間の空間を含まない、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ及びガラスビーズＧそのものが占める体積についての値であり、これらの体積（体積％）は、各原材料の比重と重量から換算して求めている。例えば、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ（比重０．９５）を２６ｇ、ガラスビーズＧ（比重０．３５）を１７ｇ、としたとき、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐの体積は２７．４ｃｍ3（＝２６／０．９５）、ガラスビーズＧは５０．０ｃｍ3（＝１７／０．３４）となり、これらを混合すると、ガラスビーズＧの充填率は６５体積％（＝５０．０／（２７．４＋５０．０））となる。
【００１９】
次に、上記混合工程で生成した混合物Ｒを、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、金型に充填して高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐの溶融温度以上に加熱しながら圧縮する（圧縮成型工程）。
【００２０】
この圧縮成型工程で用いる金型Ｋには、上端が開口された有底円筒状のキャビティＣが設けられており、このキャビティＣ内には、例えば、シリコン離型剤やフッ素系離型剤などを塗布する離型処理が予め施されている。おり、このキャビティＣ内に上記混合物Ｒを充填するとともにキャビティＣから１０％程度あふれるまで上記混合物Ｒを充填する。具体的には、混合物の充填は、複数回に分けて少量ずつ上方からキャビティＣ内に注ぎ（図２（ａ）、（ｃ））、混合物を注ぐ度にキャビティＣ内に充填された混合物を上方から１ＭＰａ程度の圧力で圧縮して混合物Ｒ内に生じた空隙を小さくしながら（図２（ｂ）、（ｄ））、キャビティＣの上部からあふれるまで行う（図２（ｅ））。そして、混合物ＲがキャビティＣ内に充填されると、図示しないヒータによって金型を１８０℃まで加熱して、１ＭＰａ／分の速度で５ＭＰａになるまで少しずつ圧力を高め、圧力５ＭＰａを加えた状態で１０分間混合物Ｒを圧縮する（図２（ｆ））。このとき、金型Ｋの隙間から樹脂が流れ出ていくため、混合物Ｒに加わる圧力が５ＭＰａを維持するように、圧力を調整しながら行う。
【００２１】
そして、金型Ｋを保持したままヒータをオフして、金型温度（即ち、混合物Ｒの温度）が１００℃になるまで自然冷却を行ったのち、さらに、金型Ｋを保持したまま、金型Ｋ内に設けられた図示しない管路に冷却水を循環させて金型温度が４０℃になるまで冷却を行う（冷却工程）。
【００２２】
そして、金型Ｋから成形品を取り出して、図３に示すフロートＦが完成する。
【００２３】
以上より、本発明によれば、熱可塑性の樹脂粉体としての高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐと中空状のガラス粒体としてのガラスビーズＧとをそれぞれ固体状態のままで混合して混合物Ｒを生成するので、粉体又は粒体などの粒子状の材料を用いることで、これら材料を均一に混合してガラスビーズＧを高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐに分散させることができ、また、混合物Ｒを金型Ｋに入れて加熱しながら圧力を加えて成型するので、ガラスビーズＧを含む溶融したポリエチレン樹脂が混練されることなく圧力のみが加えられる。そのため、ガラスビーズＧの割合を多くした場合でも、ガラスビーズＧ同士が擦れることがなくなるとともにガラスビーズＧに加わる圧力がポリエチレン樹脂によって緩和されて、ガラスビーズＧが割れてしまうことを防止でき、混合したガラスビーズＧの破損を抑えて比重の小さいフロートＦを得ることができる。また、ガラスビーズＧの割合が多くなることで、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐへの液体浸透量を少なくすることができ、そのため、経時的に比重変化の少ないフロートＦを得ることができる。
【００２４】
上述したフロートの製造方法で製造されたフロートは、例えば、図４に概略構成を示す液面レベルセンサ１０において用いられる。
【００２５】
この液面レベルセンサ１０は、例えば、液体としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）を収容する燃料タンクＴに設けられている。燃料タンクＴに収容されたＤＭＥの液面レベルの変化によりフロートＦが上下に移動すると、その運動はフロートアーム１１の始点に配置されたギヤ１２によりシャフト１３の回転運動に変えられる。シャフト１３の上端には第１マグネット１４が固定され、シャフト１３の回転に合わせて回動する。この第１マグネット１４の磁界はフランジＴａを透過して第２マグネット１５に影響を及ぼし、これにより、第２マグネット１５も第１マグネット１４と同様に回動する。そして、第２マグネット１５の回動角度がホールＩＣ１６によって検出されて、この回動角度の変化から燃料の液面レベルが検出される。
【００２６】
または、上述したフロートの製造方法で製造されたフロートは、図５（ａ）、（ｂ）に概略構成を示す液面レベルセンサ２０において用いられる。
【００２７】
この液面レベルセンサ２０は、例えば、液体としてアンモニアを収容する燃料タンクＴに設けられている。この液面レベルセンサ２０は、フロートＦの外周面を金属箔２１で覆ったフロート体２２と、燃料タンクＴの底壁から上壁にわたって立設された円筒状の絶縁性ガイド２３と、絶縁性ガイド２３の外周面に密に重ねて設けられた一対の電極２４と、を有している。絶縁性ガイド２３は、内径がフロート体２２の外径と同一に形成されており、フロート体２２は絶縁性ガイド２３の内側に上下方向に移動可能に配置されている。一対の電極２４は、絶縁性ガイド２３の半径方向に相対して配置されている。また、一対の電極２４は、絶縁性ガイド２３の下端から上端に向かうにしたがって、絶縁性ガイド２３の周方向に沿う長さ（即ち、幅）が一定の割合で徐々に広がる（又は、狭まる）ように形成されている。そして、燃料タンクＴに収容されたアンモニアの液面レベルの変化によりフロート体２２が上下すると、一対の電極２４間の静電容量が変化して、この静電容量の変化から液面レベルが検出される。
【００２８】
本発明者は、上述した本発明の製造方法を用いて、以下の実施例１〜３、及び、比較例１〜５に示すようにしてフロートを作製して、これらフロートの比重の比較を行った。また、特許文献１に開示されたフロートを比較例６〜２５として、これらフロートの比重との比較も行った。
【００２９】
（実施例１）
平均粒径が１００μｍ（粒径範囲８０〜１５０μｍ）、比重が０．９５、溶融温度が１２８℃の高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ（サンファインＬＨ−４１１、旭化成ケミカルズ社製）と、平均粒径が３５μｍ（粒径範囲１０〜５０μｍ）、比重が０．３４、耐圧が２０ＭＰａのガラスビーズＧ（Ｓｐｈｅｒｉｃｅｌ ３４Ｐ３０、ポッターズ・バロティーニ社製）と、を固体状態のままで混合して、ガラスビーズＧの充填率が６５体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮したのち、冷却して脱型し、フロートの成形品を得た。
【００３０】
（実施例２）
ガラスビーズＧの充填率が７０体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３１】
（実施例３）
ガラスビーズＧの充填率が６５体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で圧縮した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３２】
（比較例１）
ガラスビーズＧの充填率が３５体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３３】
（比較例２）
ガラスビーズＧの充填率が７５体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３４】
（比較例３）
ガラスビーズＧの充填率が８０体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３５】
（比較例４）
ガラスビーズＧの充填率が３５体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で圧縮した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３６】
（比較例５）
ガラスビーズＧの充填率が８０体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で圧縮した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３７】
比較例６〜２５については、特許文献１における実施例１〜２０に対応するものであり、製造方法などの詳細については特許文献１を参照されたい。
【００３８】
これら実施例１〜３、比較例６〜２５について、以下の判定基準で判定を行った。
【００３９】
耐薬品性については、
○・・・（１）ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、（２）アンモニア、（３）液化ブタンガス、の３つのそれぞれの液体について耐性あり
×・・・上記（１）〜（３）のうち少なくとも１つ以上で耐性なし又は性質上適さない
として判定した。
【００４０】
比重判定については、
○・・・比重が、ＤＭＥの液比重である０．６７未満である
×・・・比重が０．６７以上である
として判定した。
【００４１】
総合判定については、
○・・・耐薬品性及び比重判定ともに良好（○）である
×・・・耐薬品性及び比重判定のうち少なくとも一方が不良（×）である。
として判定した。
【００４２】
表１、表２に、上記実施例１〜３及び比較例６〜２５の構成等及び判定結果を示す。なお、表２については、本発明との比較のために、特許文献１の記載などに基づいて項目（ガラス粒体の充填率、成形品比重の理論値）を追加している。なお、各表中にある成形品比重の理論値とは、成形品においてガラスビーズＧの破損が全く生じなかったときの比重であり、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐの比重をＨｐ、ガラスビーズＧの比重をＨｇ、及び、ガラスビーズＧの充填率をＪｇとすると、成形品比重の理論値Ｈは、次の式により算出される。
Ｈ＝（Ｈｐ×（１−（Ｊｇ／１００）））＋（Ｈｇ×（Ｊｇ／１００））
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
表１の判定結果から次のことが判明した。実施例１〜３では、耐薬品性の高い高密度ポリエチレン樹脂Ｐを用いて、ジメチルエーテルの液比重より小さい比重のフロートＦを得ることができた。特に、実施例１では、液比重が非常に小さい液化ブタンガス（比重０．５８）を下回る比重（比重０．５７）のフロートを得ることができた。また、比較例１、４では、ガラスビーズＧの充填量が少なすぎて、実際上及び理論上でもジメチルエーテルの液比重より小さい比重のフロートを成型することができない。また、理論上はガラス粒体の充填量を多くするほど小さい比重のフロートを成型することができるが、比較例２、３、５では、ガラス粒体の充填量が多すぎてこれらガラス粒体の間に十分に高密度ポリエチレン樹脂粒子が行きわたらず、そのため、本発明の製造方法を用いてもガラス粒体の破損を防ぎきれず、フロートの比重が大きくなってしまったものと考える。
【００４６】
また、表２の判定結果から、特許文献１に示される従来の製造方法でも、小さい比重のフロートを製造することができるが（例えば、比較例６、８、１９、２０、２３）、製造に用いた樹脂がナイロン６（ＰＡ６）、ポリプロピレン（ＰＰ）であるので、上記実施例１〜３などで用いた高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）より耐薬品性等の点で劣る。特に、ナイロン６については、ある程度の耐薬品性を有するものの酸には弱く、また、一般的に吸水性が高いため、タンク内に含まれる水分を含むことにより重量変化が起こりやすく、そのため、ナイロン６は、フロート材料として適さない。また、ポリプロピレンは、０℃以下で脆化が起こることが知られているところ、高圧液化ガスは一般的に気化熱が大きく、液化ガスの取り出し時などに０℃以下の低温になる可能性があり、そのため、ポリプロピレンについても、高圧液化ガスのフロート材料として適さない。
【００４７】
また、比較例１２〜２５に示されるように、ガラス粒体の充填率を６０体積％以上に高めた場合でも、理論上得られる比重より大幅に大きい比重となってしまい、製造時に相当量のガラス粒体の破損が生じていると考えられるところ、上記ナイロン６、ポリプロピレンに代えて、耐薬品性の高い高密度ポリエチレン樹脂Ｐを用いたとすると、この高密度ポリエチレンは、ＰＡ６やＰＰよりも分子量が大きいので、溶融粘度も高く、そのため、上記従来用いていた樹脂よりも多くのガラス粒体が破損してしまうことが予想され、分子量の大きい高密度ポリエチレン樹脂を用いて耐薬品性を高めても、小さい比重のフロートは得られないものと考える。
【００４８】
以上のように、本発明によれば、混合したガラスビーズＧの破損を抑えて小さい比重のフロートＦを得ることができ、特に、耐薬品性の高い高分子量の樹脂を用いても小さい比重のフロートＦを得ることができることが、上記実施例及び比較例から明らかとなった。
【００４９】
図６に、上記実施例１〜３及び比較例１〜５について、ガラスビーズＧの充填率と成型されたフロートＦの比重（実測値、理論値）との関係についてグラフに示す。図６に示すように、フロートＦの比重の理論値については、充填率が高くなるほど比重が小さくなる。一方、フロートＦの比重の実測値については、充填率が高くなるにつれて概ね理論値に沿って比重が小さくなるが、ある充填率を境に比重が大きくなる。これは、充填率が低いとガラスビーズＧ間に高い高密度ポリエチレン樹脂Ｐが十分に行きわたり、圧縮成型したときに樹脂Ｐがクッションとなって圧力を緩和してガラスビーズＧの破損を防ぐのでほぼ理論値通りの比重になるものと考えられ、また、充填率が高くなるとガラスビーズＧ間に樹脂Ｐが十分に行きわたらず、圧縮成型の圧力によってガラスビーズＧが破損してしまうため、理論値より大きい比重になるものと考えられる。なお、図６のグラフにおいて、ガラスビーズＧの充填率が低いとき（３５％〜５０％）の実測値が理論値より低くなっているが、これは、ガラスビーズＧと高密度ポリエチレン樹脂Ｐとの密着性の点で、それらの界面に僅かな気孔が存在してしまうことによるものと考えられる。そして、このような気孔に液体が浸入するとフロートＦの重量変化が生じてしまうが、上記で用いた液体は、高密度ポリエチレン樹脂Ｐより比重が低いので、気孔に液体が浸入した場合でも、ガラスビーズＧの破損がなければ、フロートＦの比重は理論値を超えることはない。
【００５０】
また、この図６のグラフから、平均粒径が１００μｍ（粒径範囲８０〜１５０μｍ）、比重が０．９５、溶融温度が１２８℃の高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐと、平均粒径が３５μｍ（粒径範囲１０〜５０μｍ）、比重が０．３４、耐圧が２０ＭＰａのガラスビーズＧと、を用いて、これら原材料を固体状態のままで混合して、（Ａ）ガラスビーズＧの充填率が４１〜７３体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮成型することで、（１）ジメチルエーテル（液比重０．６７）、（２）アンモニア（液比重０．６４）、（３）液化ブタンガス（液比重０．５８）、のそれぞれに適したフロートＦを製造することができ、又は、（Ｂ）ガラスビーズＧの充填率が５１〜７１体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮成型することで、上記（２）、（３）のそれぞれに適したフロートＦを製造することができ、又は、（Ｃ）ガラスビーズＧの充填率が６４〜６６体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮成型することで、上記（３）に適したフロートＦを製造することができることが判った。上述したガラスビーズＧの充填率の範囲の上限値、下限値は、図６の圧力５ＭＰａの実測値のグラフから導き出している。また、特に、ガラスビーズＧの充填率を６５％にすることで、特許文献１に示される従来の製造方法では製造することができなかった０．５５〜０．５７（下限は理論値）の比重のフロートを製造することができる。
【００５１】
上述した実施形態は、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ブタンガス、又は、アンモニアなどの液体に浮かべられるフロートの製造方法、及び、この製造方法で製造されたフロートが適用される液面レベルセンサなどを説明するものであったが、これに限定されるものではない。フロートが浮かべられる液体については、上記液体に限らず、例えば、窒素、酸素のなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料（灯油、ガソリン等）、各種薬液等であってもよく、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。また、フロートが適用される装置についても液面レベルセンサに限定されるものではなく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。
【００５２】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０、２０ 液面レベルセンサ
Ｆ フロート
Ｐ 高密度ポリエチレン樹脂粒子（樹脂粉体）
Ｇ ガラスビーズ（ガラス粒体）
Ｒ 混合物
Ｋ 金型
Ｃ キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液体タンクに収容された液体の液面レベルを測定する液面レベルセンサなどで用いられるフロート及びこのフロートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フロート式液面レベルセンサにおいては、液体の液面に浮かべられたフロートの上下動を検知して液面レベルの測定を行う。このようなフロート式液面レベルセンサは、例えば、石油液化ガス（ＬＰＧ）などの高圧液化ガスなどでの測定に使用されることがあり、フロートには耐圧性や液体の低浸透性が要求され、さらに、このような液化ガスは比重が小さいので、浮力を得るためにフロートには小さい比重が要求される。
【０００３】
例えば、中空状の金属体でフロートを構成した場合には、耐圧を確保するために金属の厚みが増し重量が増えて十分な浮力が得られず、また、耐圧性の点から形状が球形に制約されるという問題があった。また、金属よりも小さい比重の樹脂材料でフロートを構成した場合においても、中空体、発泡体問わず、高圧液体中では液体が樹脂材料に浸透してフロート内の空間に液体が浸入してしまい、浮力が得られなくなるという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載されたフロートは、ガラスマイクロバルーンなどの微小中空体を含有した熱可塑性樹脂で構成されている。このようなフロートによれば、中空体や発泡体などのように内部に空間を設けることなく比重を小さくして、浮力を確保することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２１２３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のフロートは、押出機によって加熱溶融した樹脂とガラスマイクロバルーンとを混練押出してこれら樹脂とガラスマイクロバルーンとが混合されたペレットを作成したのち、このペレットを用いて射出成型機によって成型されるものであるところ、比重を小さくするためにガラスマイクロバルーンの割合を多くすると、これらガラスマイクロバルーンの間に溶融した樹脂が行きわたらず、そのため、混練押出時や射出成型時にガラスマイクロバルーン同士が擦れて割れてしまい、小さい比重のフロートを得ることが困難であるという問題があった。特に、耐薬品性や剛性の高い高分子量の樹脂を用いた場合、このような樹脂は溶融時の粘度が高いので、ガラスマイクロバルーンの間に溶融した樹脂がより行きわたらず、そのため、上記問題がより顕著であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、樹脂に混合したガラス粒体の破損を抑えて小さい比重のフロートを得ることができるフロートの製造方法、及び、このフロートの製造方法で製造された小さい比重のフロートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、液体に浮かべられるフロートの製造方法であって、熱可塑性の樹脂粉体と中空状のガラス粒体とをそれぞれ固体状態のままで混合した混合物を生成する混合工程と、前記混合工程で生成された前記混合物を金型に入れて前記樹脂粉体の溶融温度以上に加熱しながら圧力を加えて圧縮する圧縮成型工程と、を順次有していることを特徴とするフロートの製造方法である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記混合工程では、前記ガラス粒体の割合が４１体積％〜７３体積％となるように前記樹脂粉体と前記ガラス粒体とを混合して前記混合物を生成し、前記圧縮成型工程では、前記金型に入れた前記混合物を５ＭＰａ以下の圧力を加えて圧縮する、ことを特徴とする製造方法である。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、上記目的を達成するために、熱可塑性の樹脂と中空状のガラス粒体とが混合された混合物を材料として成型され、比重が０．５５〜０．５７となるように構成されていることを特徴とするフロートである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱可塑性の樹脂粉体と中空状のガラス粒体とをそれぞれ固体状態のままで混合して混合物を生成するので、粉体又は粒体などの粒子状の材料を用いることで、これら材料を均一に混合してガラス粒体を樹脂粉体中に分散させることができ、また、混合物を金型に入れて加熱しながら圧力を加えて成型するので、ガラス粒体を含む溶融した樹脂が混練されることなく圧力のみが加えられる。そのため、ガラス粒体の割合を多くした場合でも、ガラス粒体同士が擦れることがなくなるとともにガラス粒体に加わる圧力が樹脂によって緩和されて、ガラス粒体が割れてしまうことを防止でき、混合したガラス粒体の破損を抑えて小さい比重のフロートを得ることができる。また、ガラス粒体の割合が多くなることで、樹脂への液体浸透量を少なくすることができ、そのため、経時的に比重変化の少ないフロートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明のフロートの製造方法の混合工程を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のフロートの製造方法の圧縮成型工程を説明する図である。
【図３】本発明のフロートの一実施形態の構成を模式的に示す正面図（一部に拡大断面図含む）である。
【図４】図３のフロートを有する液面レベルセンサの構成を説明する図である。
【図５】（ａ）は、図３のフロートの外周面に金属箔を設けたフロート体の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のフロート体を有する他の液面レベルセンサの構成を説明する図である。
【図６】混合物中のガラスビーズの充填率とフロートの比重（実測値、理論値）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のフロートの製造方法の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本発明の製造方法で製造されるフロートは、例えば、液体タンクに収容された液体の液面レベル（即ち、液面高さであり、液位ともいう）を測定する液面レベルセンサに用いられる。従来、このようなフロートは、溶融状態の樹脂にガラス粒体としてのガラスマイクロバルーンを混合したペレット用いて射出成型により製造していたが、ガラスマイクロバルーンの混合の割合が高くなると成形時などにおいてガラスマイクロバルーンが割れてしまうので、ある値より比重を小さくすることができず、そのため、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ブタンガス、又は、アンモニアなど、比重の小さい液体に浮かべられるフロートの製造には不適当であった。そして、本発明の製造方法では、このような比重の小さい液体に浮かべることができるフロートを製造することができる。
【００１４】
以下に説明するフロートの製造方法では、原材料として、熱可塑性の樹脂粉体と、中空状のガラス粒体と、を用い、円筒形状のフロートＦ（図３）を製造する。勿論、このような形状は、一例であって、本発明の目的に反しない限り、フロートＦの形状は任意である。
【００１５】
樹脂粉体としては、例えば、平均粒径が１００μｍ程度、比重が０．９５、溶融温度が１２８℃のパウダー状のポリエチレン（ＰＥ）を用いる。本実施形態では、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ（サンファインＬＨ−４１１、旭化成ケミカルズ社製）を用いている。勿論、樹脂の種類について、ポリエチレン以外にも、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、又は、ポリアミド（ＰＡ）などのパウダー状の樹脂材料を用いてもよく、また、平均粒径についても、後述するガラス粒体より極端に大きくなく、このガラス粒体と均一に混ざる程度の大きさであればよい。一般的に、樹脂における分子量と溶融粘度には相関があり、同種の樹脂であっても分子量が大きくなるほど溶融粘度が高くなる傾向にあるが、粉体の状態でガラス粒体と混合するので、溶融粘度が混合物の混合程度に影響することがなく、均一に混合することができる。また、樹脂における分子量が大きいと耐薬品性や剛性が高くなるので、耐薬品性に優れた、比重の小さい高耐圧のフロートの製造に有利である。
【００１６】
ガラス粒体としては、例えば、平均粒径が３５μｍ程度で比重が０．３４程度の中空球状に形成されたものを用いる。本実施形態では、フィラー用のガラスビーズＧ（Ｓｐｈｅｒｉｃｅｌ ３４Ｐ３０、ポッターズ・バロティーニ社製）を用いている。ガラスビーズＧは、その粒径が大きいほど、比重が小さくなるとともに耐圧が低くなる。ガラスビーズＧの比重を小さくすることで、それを用いて成型されるフロートＦの比重を小さくすることができるが、ガラスビーズＧが製造時に割れやすくなるので、所望の比重のフロートＦを得ることが難しくなり、また、ガラスビーズＧの耐圧によりフロートＦ自体の耐圧も決まるので、比重を小さくしすぎると必要な耐圧を得られなくなる。そのため、フロートＦの成形時に加えられる圧力やフロートＦを浮かべる液体の性質（比重、圧力など）に応じて、比重と耐圧とのバランスをとるようにしてガラスビーズＧの平均粒径等を決定する。
【００１７】
フロートの製造において、まず、所定量の高密度ポリエチレン樹脂粒子ＰとガラスビーズＧとを計量したのち、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、混合機Ｍに投入して混合し、これら原材料が均一に混ぜ合わされた混合物Ｒを生成する（混合工程）。
【００１８】
この混合工程では、生成された混合物Ｒ中に含まれるガラスビーズの割合（以下、充填率ともいう）が、製造するフロートの用途（即ち、フロートを浮かべる対象の液体など）に合わせて、４１〜７３体積％の範囲に含まれるように高密度ポリエチレン樹脂粒子ＰとガラスビーズＧとを混合する。ここでいう「体積％」は、粉体や粒体間の空間を含まない、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ及びガラスビーズＧそのものが占める体積についての値であり、これらの体積（体積％）は、各原材料の比重と重量から換算して求めている。例えば、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ（比重０．９５）を２６ｇ、ガラスビーズＧ（比重０．３５）を１７ｇ、としたとき、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐの体積は２７．４ｃｍ3（＝２６／０．９５）、ガラスビーズＧは５０．０ｃｍ3（＝１７／０．３４）となり、これらを混合すると、ガラスビーズＧの充填率は６５体積％（＝５０．０／（２７．４＋５０．０））となる。
【００１９】
次に、上記混合工程で生成した混合物Ｒを、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、金型に充填して高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐの溶融温度以上に加熱しながら圧縮する（圧縮成型工程）。
【００２０】
この圧縮成型工程で用いる金型Ｋには、上端が開口された有底円筒状のキャビティＣが設けられており、このキャビティＣ内には、例えば、シリコン離型剤やフッ素系離型剤などを塗布する離型処理が予め施されている。おり、このキャビティＣ内に上記混合物Ｒを充填するとともにキャビティＣから１０％程度あふれるまで上記混合物Ｒを充填する。具体的には、混合物の充填は、複数回に分けて少量ずつ上方からキャビティＣ内に注ぎ（図２（ａ）、（ｃ））、混合物を注ぐ度にキャビティＣ内に充填された混合物を上方から１ＭＰａ程度の圧力で圧縮して混合物Ｒ内に生じた空隙を小さくしながら（図２（ｂ）、（ｄ））、キャビティＣの上部からあふれるまで行う（図２（ｅ））。そして、混合物ＲがキャビティＣ内に充填されると、図示しないヒータによって金型を１８０℃まで加熱して、１ＭＰａ／分の速度で５ＭＰａになるまで少しずつ圧力を高め、圧力５ＭＰａを加えた状態で１０分間混合物Ｒを圧縮する（図２（ｆ））。このとき、金型Ｋの隙間から樹脂が流れ出ていくため、混合物Ｒに加わる圧力が５ＭＰａを維持するように、圧力を調整しながら行う。
【００２１】
そして、金型Ｋを保持したままヒータをオフして、金型温度（即ち、混合物Ｒの温度）が１００℃になるまで自然冷却を行ったのち、さらに、金型Ｋを保持したまま、金型Ｋ内に設けられた図示しない管路に冷却水を循環させて金型温度が４０℃になるまで冷却を行う（冷却工程）。
【００２２】
そして、金型Ｋから成形品を取り出して、図３に示すフロートＦが完成する。
【００２３】
以上より、本発明によれば、熱可塑性の樹脂粉体としての高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐと中空状のガラス粒体としてのガラスビーズＧとをそれぞれ固体状態のままで混合して混合物Ｒを生成するので、粉体又は粒体などの粒子状の材料を用いることで、これら材料を均一に混合してガラスビーズＧを高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐに分散させることができ、また、混合物Ｒを金型Ｋに入れて加熱しながら圧力を加えて成型するので、ガラスビーズＧを含む溶融したポリエチレン樹脂が混練されることなく圧力のみが加えられる。そのため、ガラスビーズＧの割合を多くした場合でも、ガラスビーズＧ同士が擦れることがなくなるとともにガラスビーズＧに加わる圧力がポリエチレン樹脂によって緩和されて、ガラスビーズＧが割れてしまうことを防止でき、混合したガラスビーズＧの破損を抑えて比重の小さいフロートＦを得ることができる。また、ガラスビーズＧの割合が多くなることで、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐへの液体浸透量を少なくすることができ、そのため、経時的に比重変化の少ないフロートＦを得ることができる。
【００２４】
上述したフロートの製造方法で製造されたフロートは、例えば、図４に概略構成を示す液面レベルセンサ１０において用いられる。
【００２５】
この液面レベルセンサ１０は、例えば、液体としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）を収容する燃料タンクＴに設けられている。燃料タンクＴに収容されたＤＭＥの液面レベルの変化によりフロートＦが上下に移動すると、その運動はフロートアーム１１の始点に配置されたギヤ１２によりシャフト１３の回転運動に変えられる。シャフト１３の上端には第１マグネット１４が固定され、シャフト１３の回転に合わせて回動する。この第１マグネット１４の磁界はフランジＴａを透過して第２マグネット１５に影響を及ぼし、これにより、第２マグネット１５も第１マグネット１４と同様に回動する。そして、第２マグネット１５の回動角度がホールＩＣ１６によって検出されて、この回動角度の変化から燃料の液面レベルが検出される。
【００２６】
または、上述したフロートの製造方法で製造されたフロートは、図５（ａ）、（ｂ）に概略構成を示す液面レベルセンサ２０において用いられる。
【００２７】
この液面レベルセンサ２０は、例えば、液体としてアンモニアを収容する燃料タンクＴに設けられている。この液面レベルセンサ２０は、フロートＦの外周面を金属箔２１で覆ったフロート体２２と、燃料タンクＴの底壁から上壁にわたって立設された円筒状の絶縁性ガイド２３と、絶縁性ガイド２３の外周面に密に重ねて設けられた一対の電極２４と、を有している。絶縁性ガイド２３は、内径がフロート体２２の外径と同一に形成されており、フロート体２２は絶縁性ガイド２３の内側に上下方向に移動可能に配置されている。一対の電極２４は、絶縁性ガイド２３の半径方向に相対して配置されている。また、一対の電極２４は、絶縁性ガイド２３の下端から上端に向かうにしたがって、絶縁性ガイド２３の周方向に沿う長さ（即ち、幅）が一定の割合で徐々に広がる（又は、狭まる）ように形成されている。そして、燃料タンクＴに収容されたアンモニアの液面レベルの変化によりフロート体２２が上下すると、一対の電極２４間の静電容量が変化して、この静電容量の変化から液面レベルが検出される。
【００２８】
本発明者は、上述した本発明の製造方法を用いて、以下の実施例１〜３、及び、比較例１〜５に示すようにしてフロートを作製して、これらフロートの比重の比較を行った。また、特許文献１に開示されたフロートを比較例６〜２５として、これらフロートの比重との比較も行った。
【００２９】
（実施例１）
平均粒径が１００μｍ（粒径範囲８０〜１５０μｍ）、比重が０．９５、溶融温度が１２８℃の高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐ（サンファインＬＨ−４１１、旭化成ケミカルズ社製）と、平均粒径が３５μｍ（粒径範囲１０〜５０μｍ）、比重が０．３４、耐圧が２０ＭＰａのガラスビーズＧ（Ｓｐｈｅｒｉｃｅｌ ３４Ｐ３０、ポッターズ・バロティーニ社製）と、を固体状態のままで混合して、ガラスビーズＧの充填率が６５体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮したのち、冷却して脱型し、フロートの成形品を得た。
【００３０】
（実施例２）
ガラスビーズＧの充填率が７０体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３１】
（実施例３）
ガラスビーズＧの充填率が６５体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で圧縮した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３２】
（比較例１）
ガラスビーズＧの充填率が３５体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３３】
（比較例２）
ガラスビーズＧの充填率が７５体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３４】
（比較例３）
ガラスビーズＧの充填率が８０体積％となる混合物を生成した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３５】
（比較例４）
ガラスビーズＧの充填率が３５体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で圧縮した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３６】
（比較例５）
ガラスビーズＧの充填率が８０体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で圧縮した以外は、実施例１と同様にして、フロートＦの成形品を得た。
【００３７】
比較例６〜２５については、特許文献１における実施例１〜２０に対応するものであり、製造方法などの詳細については特許文献１を参照されたい。
【００３８】
これら実施例１〜３、比較例６〜２５について、以下の判定基準で判定を行った。
【００３９】
耐薬品性については、
○・・・（１）ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、（２）アンモニア、（３）液化ブタンガス、の３つのそれぞれの液体について耐性あり
×・・・上記（１）〜（３）のうち少なくとも１つ以上で耐性なし又は性質上適さない
として判定した。
【００４０】
比重判定については、
○・・・比重が、ＤＭＥの液比重である０．６７未満である
×・・・比重が０．６７以上である
として判定した。
【００４１】
総合判定については、
○・・・耐薬品性及び比重判定ともに良好（○）である
×・・・耐薬品性及び比重判定のうち少なくとも一方が不良（×）である。
として判定した。
【００４２】
表１、表２に、上記実施例１〜３及び比較例６〜２５の構成等及び判定結果を示す。なお、表２については、本発明との比較のために、特許文献１の記載などに基づいて項目（ガラス粒体の充填率、成形品比重の理論値）を追加している。なお、各表中にある成形品比重の理論値とは、成形品においてガラスビーズＧの破損が全く生じなかったときの比重であり、高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐの比重をＨｐ、ガラスビーズＧの比重をＨｇ、及び、ガラスビーズＧの充填率をＪｇとすると、成形品比重の理論値Ｈは、次の式により算出される。
Ｈ＝（Ｈｐ×（１−（Ｊｇ／１００）））＋（Ｈｇ×（Ｊｇ／１００））
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
表１の判定結果から次のことが判明した。実施例１〜３では、耐薬品性の高い高密度ポリエチレン樹脂Ｐを用いて、ジメチルエーテルの液比重より小さい比重のフロートＦを得ることができた。特に、実施例１では、液比重が非常に小さい液化ブタンガス（比重０．５８）を下回る比重（比重０．５７）のフロートを得ることができた。また、比較例１、４では、ガラスビーズＧの充填量が少なすぎて、実際上及び理論上でもジメチルエーテルの液比重より小さい比重のフロートを成型することができない。また、理論上はガラス粒体の充填量を多くするほど小さい比重のフロートを成型することができるが、比較例２、３、５では、ガラス粒体の充填量が多すぎてこれらガラス粒体の間に十分に高密度ポリエチレン樹脂粒子が行きわたらず、そのため、本発明の製造方法を用いてもガラス粒体の破損を防ぎきれず、フロートの比重が大きくなってしまったものと考える。
【００４６】
また、表２の判定結果から、特許文献１に示される従来の製造方法でも、小さい比重のフロートを製造することができるが（例えば、比較例６、８、１９、２０、２３）、製造に用いた樹脂がナイロン６（ＰＡ６）、ポリプロピレン（ＰＰ）であるので、上記実施例１〜３などで用いた高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）より耐薬品性等の点で劣る。特に、ナイロン６については、ある程度の耐薬品性を有するものの酸には弱く、また、一般的に吸水性が高いため、タンク内に含まれる水分を含むことにより重量変化が起こりやすく、そのため、ナイロン６は、フロート材料として適さない。また、ポリプロピレンは、０℃以下で脆化が起こることが知られているところ、高圧液化ガスは一般的に気化熱が大きく、液化ガスの取り出し時などに０℃以下の低温になる可能性があり、そのため、ポリプロピレンについても、高圧液化ガスのフロート材料として適さない。
【００４７】
また、比較例１２〜２５に示されるように、ガラス粒体の充填率を６０体積％以上に高めた場合でも、理論上得られる比重より大幅に大きい比重となってしまい、製造時に相当量のガラス粒体の破損が生じていると考えられるところ、上記ナイロン６、ポリプロピレンに代えて、耐薬品性の高い高密度ポリエチレン樹脂Ｐを用いたとすると、この高密度ポリエチレンは、ＰＡ６やＰＰよりも分子量が大きいので、溶融粘度も高く、そのため、上記従来用いていた樹脂よりも多くのガラス粒体が破損してしまうことが予想され、分子量の大きい高密度ポリエチレン樹脂を用いて耐薬品性を高めても、小さい比重のフロートは得られないものと考える。
【００４８】
以上のように、本発明によれば、混合したガラスビーズＧの破損を抑えて小さい比重のフロートＦを得ることができ、特に、耐薬品性の高い高分子量の樹脂を用いても小さい比重のフロートＦを得ることができることが、上記実施例及び比較例から明らかとなった。
【００４９】
図６に、上記実施例１〜３及び比較例１〜５について、ガラスビーズＧの充填率と成型されたフロートＦの比重（実測値、理論値）との関係についてグラフに示す。図６に示すように、フロートＦの比重の理論値については、充填率が高くなるほど比重が小さくなる。一方、フロートＦの比重の実測値については、充填率が高くなるにつれて概ね理論値に沿って比重が小さくなるが、ある充填率を境に比重が大きくなる。これは、充填率が低いとガラスビーズＧ間に高い高密度ポリエチレン樹脂Ｐが十分に行きわたり、圧縮成型したときに樹脂Ｐがクッションとなって圧力を緩和してガラスビーズＧの破損を防ぐのでほぼ理論値通りの比重になるものと考えられ、また、充填率が高くなるとガラスビーズＧ間に樹脂Ｐが十分に行きわたらず、圧縮成型の圧力によってガラスビーズＧが破損してしまうため、理論値より大きい比重になるものと考えられる。なお、図６のグラフにおいて、ガラスビーズＧの充填率が低いとき（３５％〜５０％）の実測値が理論値より低くなっているが、これは、ガラスビーズＧと高密度ポリエチレン樹脂Ｐとの密着性の点で、それらの界面に僅かな気孔が存在してしまうことによるものと考えられる。そして、このような気孔に液体が浸入するとフロートＦの重量変化が生じてしまうが、上記で用いた液体は、高密度ポリエチレン樹脂Ｐより比重が低いので、気孔に液体が浸入した場合でも、ガラスビーズＧの破損がなければ、フロートＦの比重は理論値を超えることはない。
【００５０】
また、この図６のグラフから、平均粒径が１００μｍ（粒径範囲８０〜１５０μｍ）、比重が０．９５、溶融温度が１２８℃の高密度ポリエチレン樹脂粒子Ｐと、平均粒径が３５μｍ（粒径範囲１０〜５０μｍ）、比重が０．３４、耐圧が２０ＭＰａのガラスビーズＧと、を用いて、これら原材料を固体状態のままで混合して、（Ａ）ガラスビーズＧの充填率が４１〜７３体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮成型することで、（１）ジメチルエーテル（液比重０．６７）、（２）アンモニア（液比重０．６４）、（３）液化ブタンガス（液比重０．５８）、のそれぞれに適したフロートＦを製造することができ、又は、（Ｂ）ガラスビーズＧの充填率が５１〜７１体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮成型することで、上記（２）、（３）のそれぞれに適したフロートＦを製造することができ、又は、（Ｃ）ガラスビーズＧの充填率が６４〜６６体積％となる混合物を生成し、この混合物を金型に充填して５ＭＰａの圧力で圧縮成型することで、上記（３）に適したフロートＦを製造することができることが判った。上述したガラスビーズＧの充填率の範囲の上限値、下限値は、図６の圧力５ＭＰａの実測値のグラフから導き出している。また、特に、ガラスビーズＧの充填率を６５％にすることで、特許文献１に示される従来の製造方法では製造することができなかった０．５５〜０．５７（下限は理論値）の比重のフロートを製造することができる。
【００５１】
上述した実施形態は、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ブタンガス、又は、アンモニアなどの液体に浮かべられるフロートの製造方法、及び、この製造方法で製造されたフロートが適用される液面レベルセンサなどを説明するものであったが、これに限定されるものではない。フロートが浮かべられる液体については、上記液体に限らず、例えば、窒素、酸素のなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料（灯油、ガソリン等）、各種薬液等であってもよく、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。また、フロートが適用される装置についても液面レベルセンサに限定されるものではなく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。
【００５２】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０、２０ 液面レベルセンサ
Ｆ フロート
Ｐ 高密度ポリエチレン樹脂粒子（樹脂粉体）
Ｇ ガラスビーズ（ガラス粒体）
Ｒ 混合物
Ｋ 金型
Ｃ キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に浮かべられるフロートの製造方法であって、
熱可塑性の樹脂粉体と中空状のガラス粒体とをそれぞれ固体状態のままで混合した混合物を生成する混合工程と、
前記混合工程で生成された前記混合物を金型に入れて前記樹脂粉体の溶融温度以上に加熱しながら圧力を加えて圧縮する圧縮成型工程と、を順次有している
ことを特徴とするフロートの製造方法。
【請求項２】
前記混合工程では、前記ガラス粒体の割合が４１体積％〜７３体積％となるように前記樹脂粉体と前記ガラス粒体とを混合して前記混合物を生成し、
前記圧縮成型工程では、前記金型に入れた前記混合物を５ＭＰａ以下の圧力を加えて圧縮する、
ことを特徴とする請求項１に記載のフロートの製造方法。
【請求項３】
熱可塑性の樹脂と中空状のガラス粒体とが混合された混合物を材料として成型され、比重が０．５５〜０．５７となるように構成されていることを特徴とするフロート。
【請求項１】
液体に浮かべられるフロートの製造方法であって、
熱可塑性の樹脂粉体と中空状のガラス粒体とをそれぞれ固体状態のままで混合した混合物を生成する混合工程と、
前記混合工程で生成された前記混合物を金型に入れて前記樹脂粉体の溶融温度以上に加熱しながら圧力を加えて圧縮する圧縮成型工程と、を順次有している
ことを特徴とするフロートの製造方法。
【請求項２】
前記混合工程では、前記ガラス粒体の割合が４１体積％〜７３体積％となるように前記樹脂粉体と前記ガラス粒体とを混合して前記混合物を生成し、
前記圧縮成型工程では、前記金型に入れた前記混合物を５ＭＰａ以下の圧力を加えて圧縮する、
ことを特徴とする請求項１に記載のフロートの製造方法。
【請求項３】
熱可塑性の樹脂と中空状のガラス粒体とが混合された混合物を材料として成型され、比重が０．５５〜０．５７となるように構成されていることを特徴とするフロート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４７６２０（Ｐ２０１３−４７６２０Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５５９３（Ｐ２０１１−１８５５９３）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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