1-1. インキとは新聞雑誌包装等の印刷やインクジェット等に用いられる液状の着色材料顔料 ( 粒子 ) をバインダー ( 溶剤樹脂 ) に分散させた不均一な液体 1-3 Pa s ~ 1 2 Pa s 各成分の分散状態のイメージ図粒径 2~8nm 顔料樹脂分散剤溶剤顔料が凝集構

(1)

動物血液のレオロジーと凝固挙動

－印刷インキの流動挙動解析手法の適用－

○篠﨑俊介

1)

、山口はるな

1)

、有富充利

1)

、渡邉宣夫

2)

、大内克洋

3) 1)

_{株式会社DNPファインケミカル、}

2)

_{芝浦工業大学、}

3)

_{東京医科歯科大学}

2014年10月17日

【目次】

1.印刷インキの流動挙動解析手法

2.動物血液（豚、牛）の凝固能と流動挙動

3.まとめ、考察

(2)

1-1.インキとは

■新聞、雑誌、包装等の印刷や、インクジェット等に用いられる液状の着色材料。 ■顔料（粒子）をバインダー（溶剤、樹脂）に分散させた不均一な液体。 10-3Pa・s ～ 102Pa・s 顔料が凝集構造を形成する状態顔料が安定に分散する状態顔料樹脂分散剤溶剤

各成分の分散状態のイメージ図

成人健康者の抹消血赤血球形態自己免疫性溶血性貧血の抹消血赤血液形態三輪他：血液細胞アトラス第4版，p98等，1990. 粒径20～80nm 赤血球の凝集

(3)

1-1.インキとは

■新聞、雑誌、包装等の印刷や、インクジェット等に用いられる液状の着色材料。 ■顔料（粒子）をバインダー（溶剤、樹脂）に分散させた不均一な液体。 10-3Pa・s ～ 102Pa・s

各成分の分散状態のイメージ図

顔料が凝集構造を形成する状態顔料が安定に分散する状態顔料樹脂分散剤溶剤三輪他：血液細胞アトラス第4版，p98等，1990. 成人健康者の抹消血赤血球形態自己免疫性溶血性貧血の抹消血赤血液形態

版詰り、インクジェットのノズル詰り、沈降、増粘等

赤血球の凝集粒径20～80nm

(4)

1-2.レオロジーと高次構造

高

次

構

造

相関相関

一

次

構

造

原料

インキ

印刷

レ

オ

ロ

ジ

ー

インキ特性値

印

刷

適

性

設計

実機で確認

多様な解決策

⇒経験則によるところが大きい

(5)

1-2.レオロジーと高次構造

高

次

構

造

相関相関

原料

インキ

印刷

レ

オ

ロ

ジ

ー

インキ特性値

現象の定量化

インキ

樹脂、溶剤

顔料の凝集

（粒子連結性）

流動挙動を決める

一

次

構

造

印

刷

適

性

(6)

1-2.レオロジーと高次構造

相関相関

原料

インキ

印刷

レ

オ

ロ

ジ

ー

インキ特性値

現象の定量化

インキ

樹脂、溶剤

顔料の凝集

（粒子連結性）

流動挙動を決める

特性インキ特性値印刷適性ガラス板流度つぼダレ静置流動増粘、つぼ上りスプレッド流度ドットゲイン転移粘着性タック増粘、紙剥け転移飛散性ミスチング汚れ流動性

市販インキ “７０点” の検討

用途：新聞、チラシ、パッケージ距離距離高速回転飛散量

高

次

構

造

一

次

構

造

印

刷

適

性

(7)

1-3.レオロジーとインキ特性値との相関性

m

n

p

0.40 0.15 0.45 0.20 0.12 0.68 0 0.37 0.63 0 1 0 0 0 1 インキ特性値降伏項 S 粘性項 V 弾性項 E 静置流動 △ △ ○ ガラス板流度 △ △ ○ スプレッド流度 × ○ ○ タック × ○ △ ミスチング × × ○ 低速領域高速領域流れ出すのに必要な力凝集体を単位凝集体の破壊を伴う流れやすさ（流動性）粒子連結性流れにくさ（戻ろうとする力）Ｒ ○：高い、 △：中程度、×：低い

『流動特性式』

降伏項

粘性項

弾性項

Ｓ

m

・ V

n

・ E

p

構造が崩れる

m

n

p

0.40 0.15 0.45 0.20 0.12 0.68 0 0.37 0.63 0 1 0 0 0 1 複雑な流動挙動を系統的に評価可能となった。特許登録；特許 5422248 （平25.11.29）

（

m

+

n

+

p

= 1

各項の

寄与率

を示す

）

インキ特性値

F

∝

相関係数極大化 1 1.5 2 2.5 0.5 1 1.5 2 2.5 Ｓ0.20×V0.12×E0.68 F L G ガラス板流度

(8)

2-1.豚血液および牛血液の凝固能と粘性

クエン酸Na／塩化Ca制御系

クエン酸Na水溶液添加豚・牛血液：東京芝浦臓器㈱より購入

実験

■血液データ：実験①クエン酸Na水溶液添加豚血液実験②クエン酸Na水溶液添加牛血液ヘマトクリット値 45% ヘマトクリット値 43% ■凝固能調整：実験①塩化Ca水溶液添加実験②塩化Ca水溶液添加

■ACT(活性化全血凝固時間)測定装置： HEMOCHRON401 (ITC社)

■レオメータ： AR-G2 （TA Instruments 社）

・測定時間：実験①採取後、24～36時間実験②採取後、48～60時間・測定温度： 37℃

実験①

クエン酸Na水溶液添加豚血液

実験②

クエン酸Na水溶液添加牛血液

0.001 0.01 0.1 10 100 1000 せん断速度 / s-1 η / P a・ s ACT 607sec R2 = 0.9376 0 400 800 1200 0.007 0.011 0.015 0.25M CaCl2aq in 1ml blood /ml A C T / se c

6mPa・s at 100s

-1

6mPa・s at 100s

-1 0.001 0.01 0.1 10 100 1000 せん断速度 / s-1 η / P a・ s ACT 384sec R2 = 0.8437 0 500 1000 1500 0.007 0.011 0.015 0.25M CaCl₂aq in 1ml blood /ml A C T / se c

(9)

2-2.豚鮮血の凝固能と粘性

ヘパリンNa制御系

豚鮮血：東京医科歯科大学より提供

実験

■血液データ：実験動物からの豚鮮血ヘマトクリット値 46% ■凝固能調整：ヘパリンNa注射液添加

■ACT(活性化全血凝固時間)測定装置： HEMOCHRON401 (ITC社)

・測定時間：採取後、3～12時間・測定温度： 37℃

実験③

ヘパリンNa注射液添加豚鮮血

R2 = 0.8592 100 300 500 700 0 1 2 3 4 Heparin Na 5,000units/5ml in 1ml blood /ml A C T /s ec

4mPa・s at 100s

-1 0.001 0.01 0.1 10 100 1000 せん断速度 / s-1 η / P a・ s ACT 660sec

(10)

2-3.豚血液および牛血液の凝固能とレオロジー挙動

クエン酸Na／塩化Ca制御系

降伏項粘性項弾性項

F (ACT)

∝

Ｓ

m

・ V

n

・ E

p

= σ

₀

m

・ G”

n

・ G’

p

R2_{= 0.8594} 0 400 800 1200 0.06 0.12 0.18 E＝G'/Pa A C T / se c R2 = 0.3205 0 400 800 1200 0.00 0.06 0.12 S＝σ0/Pa A C T / s e c R2 = 0.7760 0 400 800 1200 0.06 0.12 0.18 V＝G”/Pa A C T / se c R2_{= 0.8037} 0 400 800 1200 1600 0.020 0.026 0.032 E＝G'/Pa A C T / se c R2 = 0.0015 0 400 800 1200 1600 0.00 0.10 0.20 S＝σ0/Pa A C T / se c R 2_{= 0.3587} 0 400 800 1200 1600 0.12 0.18 0.24 0.3 V＝G”/Pa A C T / se c R2 = 0.8037 0 400 800 1200 1600 0.022 0.027 0.032 σ₀0.0・G''0.0・G'1.0 A C T / se c R2 = 0.8594 0 400 800 1200 0.05 0.09 0.13 0.17 σ₀0.0・G''0.0・G'1.0 A C T / se c 血液種凝固制御

m

n

p

豚クエン酸Na/塩化Ca 0.0 0.0 1.0 牛クエン酸Na/塩化Ca 0.0 0.0 1.0

実験①

クエン酸Na水溶液添加豚血液

実験②

クエン酸Na水溶液添加牛血液

(11)

2-4.豚鮮血の凝固能とレオロジー挙動

ヘパリンNa制御系

降伏項粘性項弾性項

F (ACT)

∝

Ｓ

m

・ V

n

・ E

p

= σ

₀

m

・ G”

n

・ G’

p

実験③

ヘパリンNa注射液添加豚鮮血

R2 = 0.9840 100 300 500 700 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 σ₀0.1・G''0.5・G'0.4 A C T / se c R2 = 0.0240 100 300 500 700 0 0.08 0.16 S＝σ₀/Pa A C T / se c R2 = 0.6020 100 300 500 700 0.02 0.08 0.14 V＝G''/Pa A C T / se c R2 = 0.9773 100 300 500 700 0 0.02 0.04 E＝G'/Pa A C T / s e c 血液種凝固制御

m

n

p

豚（鮮血）ヘパリンNa 0.1 0.5 0.4

(12)

3-1. 実験結果からのモデル図

凝集体を単位凝集体の破壊を伴う流れやすさ（流動性）

粘性項V (

n

)

粒子連結性流れにくさ（戻ろうとする力）Ｒ

弾性項E (

p

)

血液種凝固制御

m

n

p

豚、牛クエン酸Na/塩化Ca 0.0 0.0 1.0 豚（鮮血）ヘパリンNa 0.1 0.5 0.4 ：赤血球等：血小板血球成分例：タンパク質：Ca2+ ：ヘパリンNa 血漿成分例

(13)

3-1. 実験結果からのモデル図

粘性項V (

n

)

弾性項E (

p

)

m

n

p

Ca

2+

イオン架橋反応

による血液成分の凝固。

(14)

3-1. 実験結果からのモデル図

粘性項V (

n

)

弾性項E (

p

)

m

n

p

ヘパリンNaが系内タンパク質と複合体を形成

、成分間の

相互作用変化を伴う複雑な流動挙動を示していると推察。

(15)

3-2.豚血漿の凝固能と粘性、凝固能とレオロジーパラメータの相関

クエン酸Na／塩化Ca制御系

クエン酸Na水溶液添加豚血液の血漿：東京芝浦臓器㈱より購入した豚血液より分離

実験

■血液データ：クエン酸Na水溶液添加豚血液の血漿

■凝固能調整：塩化Ca水溶液添加

■ACT測定装置： HEMOCHRON 401 （ITC 社）

・測定時間：採取後、48～60時間・測定温度： 37℃ R2 = 0.8112 100 300 500 700 0.015 0.02 0.025 0.03 0.25M CaCl₂aq in 1ml blood /ml A C T / se c 0.001 0.01 0.1 10 100 1000 せん断速度 / s-1 η / P a ・ s ACT 594sec

2mPa・s at 100s

-1 R2 = 0.9989 100 300 500 700 0.03 0.05 0.07 E＝G'/Pa A C T / se c R2 = 0.9745 100 300 500 700 0.00 0.03 0.06 S＝σ₀/Pa A C T / se c R2 = 0.9880 100 300 500 700 0.02 0.023 0.026 V＝G''/Pa A C T / se c

実験④

(16)