噴墨打印機用墨管的制作方法

專利名稱：噴墨打印機用墨管的制作方法
技術領域：
本發明是關于噴墨打印機用墨管(ink tube)；具體的，本發明是關于在清潔噴墨打印機的噴墨頭時用于將廢油墨清除出噴墨頭、或用于將油墨從油墨槽供給至噴墨頭的墨管。
背景技術：
在噴墨打印機中，用于輸送油墨所必需的墨管與噴墨頭相連。這樣的墨管被用于在清潔噴墨打印機的噴墨頭時將廢油墨清除出噴墨頭、或將油墨從油墨槽供給至噴墨頭。
特開平10-29317號公報建議的使用墨管的液體油墨打印機是具備有液體油墨印刷頭和油墨循環裝置的液體油墨打印機。
由于在排出油墨時必須邊擠壓軟管邊吸出油墨，因此要求軟管在遭受了擠壓等變形后的恢復性能必須良好，這樣的軟管還需要有柔軟性和彎曲性。此外，為配合打印機的內部構造，有時還必須貼著其他部件呈彎曲放置，若柔軟性差，會造成油墨流動不暢。因此，以往的墨管材質一般采用能實現橡膠彈性的硅橡膠或氟橡膠、EPDM等硫化橡膠。
專利文獻1特開平10-29317號公報但與此同時，這樣的墨管也要求水蒸氣透過性低和空氣透過性低等性能。即，如果水蒸氣透過性低，那么軟管內油墨中的水分就不會蒸發、固化，就能長時間保持軟管的性能。同時，如果空氣透過性低，主要是氧氣等空氣就不會從軟管外側透入內側，就能防止軟管內油墨因氧化而變質。
對于上述的硫化橡膠來說，在減小水蒸氣和空氣的透過性的同時，要保持軟管的柔軟性是很困難的；此外，為降低生產成本，也要求提高其加工性和生產率。
本發明是鑒于上述問題而作，本發明的課題在于提供一種既具有優異的柔軟性、又同時兼備低水蒸氣透過性和空氣透過性的噴墨打印機用墨管。

發明內容
為解決上述課題，本發明提供一種噴墨打印機用墨管所述噴墨打印機用墨管使用通過動態交聯、使丁基橡膠的含有比例在30％(重量)以上的橡膠成分被微分散于烯烴系熱塑性樹脂中而形成、邵爾A硬度在70以下的熱塑性彈性體組合物成型。
如此，本發明使用使水蒸氣和空氣透過性極小的丁基橡膠的含有比例在30％(重量)以上的橡膠成分通過動態交聯被微分散于烯烴系熱塑性樹脂中的熱塑性彈性體組合物。因此在降低水蒸氣透過性和空氣透過性的同時，又能做到兼具橡膠般的耐久性、彈性、柔軟性和樹脂般的加工性、成型性，硬度也能降到邵爾A硬度70以下。從而可以獲得既具有優異的柔軟性、又具有低水蒸氣透過性和空氣透過性的噴墨打印機用墨管。
橡膠成分中的丁基橡膠含有率要在30％(重量)以上的原因是如果丁基橡膠少于30％(重量)，就不能降低水蒸氣和空氣的透過性，從而造成油墨的水分蒸發并進入軟管、令軟管固化；軟管外側的氧氣等透過、令軟管內的油墨氧化、變質等問題。此外，使用烯烴系熱塑性樹脂是因為其中含有熱塑性材料。熱塑性材料與純橡膠材料不同，它可以高速連續積壓成型，從而可以提高生產效率、并降低生產成本。
把邵爾A硬度定為70以下的原因是所述硬度大于70，則缺乏足夠的透性和彎曲性，墨管彎曲時油墨的流動會不暢，并影響到工作時與軟管接口的強度。
較好的是，所述邵爾硬度值為40-60。硬度越小，柔軟性越佳，但太小的話不易剝下。
較好的是，用樹脂擠壓法將上述的熱塑性彈性體組合物擠壓成為管狀。除了能得到良好的擠壓表面外，其加工性、成型性更好；與硫化橡膠相比，生產速度快、生產率也可進一步提高。此外，還可使用注射成型等方法進行成型。
上述烯烴系熱塑性樹脂與上述橡膠的重量比希望控制為(烯烴系熱塑性樹脂∶橡膠)＝(4∶1)-(1∶4)。這樣可以高效率地將橡膠均勻地微分散。如果橡膠成分超過上述范圍，則難以得到良好的成型性；如果橡膠成分低于上述范圍，則柔軟性難以體現。更好的是，上述烯烴系熱塑性樹脂與上述橡膠的重量比在(2∶1)-(1∶2)。其中，特別好的是，烯烴系熱塑性樹脂與丁基橡膠的重量比為(烯烴系熱塑性樹脂∶丁基橡膠)＝(1∶2)-(1∶1)。
墨管的水蒸氣透過性較好的是在1.0[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]以下，這樣能防止流動在軟管內的油墨中所含的水分蒸發、造成油墨固化，也能防止墨管堵塞。
更好的是，所述墨管的水蒸氣透過性在0.8[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]以下，其值越小越好。
較好的是，墨管的空氣透過性為100[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下，這樣能防止因軟管外側氧氣等透過而造成油墨變質。
較好的是，墨管的空氣透過性為80[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下、60[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下更好。
較好的是，上述橡膠成分使用丁基橡膠、或丁基橡膠與EPDM的混合物。
為進一步提高水蒸氣透過性和空氣透過性，橡膠成分可以使用100％的丁基橡膠。此外，要進一步降低柔軟性和壓縮永久變形，也可以和其他的橡膠混合，此時橡膠成分中的丁基橡膠的含有率在40-80％(重量比)為好。特別是考慮到墨管所要求的性能和與丁基橡膠間的相容性，與三元乙丙橡膠(EPDM)混合為好。可使用充油型EPDM，也可使用非充油型。
丁基橡膠以外的較好的橡膠成分還有與丁基橡膠相容性好的橡膠，如天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、氯丁二烯橡膠(CR)、1，2-聚丁二烯橡膠、丁腈橡膠(NBR)等，可使用上述橡膠的1種或若干種。
較好的是，作為上述烯烴系熱塑性樹脂可選自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的1種以上的樹脂。較好的是，上述樹脂具有乙烯嵌段，使橡膠容易分散。另外，出于賦予印墨以流動性、相容能力、適度的耐擦傷性、具有優異的加工性、與丁基橡膠及EPDM的相容性考慮，較好的是聚丙烯。
其他，可以使用乙烯丙烯酸乙酯共聚物樹脂、乙烯乙酸乙烯酯樹脂、乙烯酸亞乙酯樹脂、離聚物樹脂等的市售烯烴系樹脂。
較好的是，熱塑性彈性體組合物使用壓縮永久變形值小于50％(測定條件為70℃×72h，壓縮率25％)的熱塑性彈性體組合物，更好的是，所述熱塑性彈性體組合物使用壓縮永久變形值小于40％。如壓縮永久變形值超過上述值，則尺寸變化太大，容易造成墨管變形后難以恢復原形。此外，與接口相連的軟管端部容易從接口處脫卸。
較好的是，在所述熱塑性彈性體組合物中，對于上述橡膠成分100重量份使用5重量份以上、100重量份以下的油、增塑劑等的軟化劑。更好的是，所述油、增塑劑等的軟化劑使用量在20重量份以上、60重量份以下。這樣可以在保持其他物性平衡的同時，將柔軟性調整至適當程度。
作為可使用的油，較好的有石蠟系、環烷系、芳香族系等的礦物油和由烴系低聚物組成的合成油；或(合成橡膠軟化)操作油。作為可使用的合成油，較好的有與α-烯組成的低聚物、丁烯的低聚物、乙烯和α-烯烴組成的非晶質低聚物。作為可使用的可塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)等。如使用充油型橡膠，則橡膠中油的添加重量可當作軟化劑的添加重量(油量)對待。
為防止起霜并減小壓縮永久變形，動態交聯時的交聯劑以使用過氧化物交聯或樹脂交聯為宜。也可用硫磺交聯。交聯劑的含量以相對于上述橡膠成分為100重量份的3重量份以上、20重量份以下為宜。更好的是，在5重量份以上、15重量份以下。
作為樹脂交聯劑，可以舉出酚(醛)類樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、三嗪·甲醛縮聚物、六甲氧甲基·三聚氰胺樹脂等，最好的是酚(醛)類樹脂。酚(醛)類樹脂具體可包括由苯酚、烷基苯酚、甲酚、二甲苯酚、間苯二酚等苯酚類和甲醛、乙醛、糠醛等醛類反應合成的各種酚(醛)類樹脂。其中以苯的鄰位或對位結合有烷基的烷基苯酚和甲醛反應所得的烷基苯酚·甲醛樹脂為佳，因為它除了與橡膠有很好的相容性，又極具反應性，能較早開始交聯反應。
本發明中的動態交聯也可在氯、溴、氟、碘等鹵素存在的情況下進行。要在動態交聯時產生鹵素，可使用鹵化樹脂交聯劑，也可在彈性體組合物中添加鹵素供予物質。其中以鹵化酚醛樹脂為佳，因為它除了與橡膠有很好的相容性，又極具反應性，能較早開始交聯反應。
要使交聯反應能適當進行，也可使用交聯助劑(活性劑)。可使用的交聯助劑是金屬氧化物，較好的是使用氧化鋅、碳酸鋅。
作為過氧化物交聯劑，可舉出2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧化)己炔-3、過氧化二異丙苯、1，1-二(叔丁基過氧化)3，3，5-三甲基環己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧化)己烷、過氧化苯酰、2-5二甲基2-5二(過氧化苯酰)己烷、二-叔丁基過氧化-間二異丙基苯、叔丁基過氧化苯甲酸酯、叔丁基過氧化異丙苯、二-叔丁基過氧化物等。可根據烯烴系熱塑性樹脂的熔點和軟化點、混煉機內的停留時間選擇各種過氧化物。
在進行過氧化物交聯時，還可以改良、調整疲勞特性等各種機械物性；為提高交聯密度，還可使用異氰尿酸三烯丙酯(TAIC)、氰尿酸三烯丙酯(TAC)、三甲醇丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPT)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)、N-N’-間亞苯基雙馬來酰亞胺等多官能性單體等交聯助劑，根據需要，還可并用樹脂交聯或硫磺交聯。
如需提高強度，還可在上述熱塑性彈性體組合物中添加各種填充劑和防老劑等。
本發明的墨管除了水蒸氣透過性低外，空氣透過性也低，僅為單層構造，能防止軟管內向外的水分透過和外向內的氧氣等的透過。此外，根據需要還可在本發明的墨管內周側或/和外周側增設1層以上的其他復層構造，也可進行各種表面處理。同時，噴墨打印機可使用的各種油墨均可在軟管內流動。墨管的厚度以0.5mm-2.0mm。


圖1為本發明的噴墨打印機墨管的示意圖。
圖中，10為墨管，10a為內周面，10b為外周面。
具體實施例方式
以下參照附圖，說明本發明的實施形態。
圖1所示為本發明的噴墨打印機用墨管10(以下簡稱為墨管)。墨管10的構造是中空部分為油墨的流動空間，墨管10的內周面10a與油墨接觸，墨管10的外周面10b與外界空氣接觸。
墨管10的構成是使用丁基橡膠含有率為100重量％的橡膠成分通過樹脂交聯劑，被動態交聯并均勻地微分散于作為烯烴系熱塑性樹脂的聚丙烯中、邵爾A硬度為41的熱塑性彈性體組合物成型。
具體配方是丁基橡膠為100重量份、聚丙烯為80重量份、樹脂交聯劑為12重量份、再加上50重量份的軟化劑——油。將這些配方材料混合后，在所需時間內用所需的溫度邊加熱邊混煉、進行動態交聯，制成熱塑性彈性體組合物后加工為粒狀。
用樹脂擠壓法經單軸擠壓機將粒狀熱塑性彈性體組合物擠壓成為軟管狀。擠壓溫度為190℃-230℃，擠壓速度為2m/分-10m/分。
墨管10的水蒸氣透過性為0.56[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]；空氣透過性為53[g·mm/m2·日·atm(23℃)；壓縮永久變形為41％。
如此，通過動態交聯的方法，使具有低的水蒸氣透過性和低的空氣透過性的丁基橡膠分散于烯烴系樹脂中形成熱塑性彈性體組合物，使用該熱塑性彈性體組合物進行樹脂擠壓成型。由此，除了具備墨管所最恰當的水蒸氣和空氣非透過性，還具有柔軟性和撓曲性，且擠出特性(擠出表面)極其優異，省略了軟管擠出后的硫化工序，可提高墨管的生產率。
這樣的墨管可適用于清潔噴墨打印機的噴墨頭時將廢油墨清除出噴墨頭、或將油墨從油墨槽供給至噴墨頭。
通常的丁基橡膠擠壓的速度在0.2m/分左右，且有硫化工序，因此在擠壓后還要進行批量處理，造成生產率難以提高。但是，本發明的這種用熱塑性橡膠進行的樹脂擠壓速度可達到2m/分以上，可提高生產速度。也就是說，由于使用了熱塑性橡膠的樹脂擠壓無需硫化工序，因此擠壓速度就成為制造速度。
上述實施形態中，除了可單獨使用丁基橡膠外，還可混合使用丁基橡膠和EPDM等其他橡膠。此外，還可以使用各種烯烴系熱塑性樹脂，在聚丙烯、聚乙烯等中選擇合適的樹脂。
動態交聯既可采用過氧化物交聯，也可并用現有的交聯法。還可根據性能要求，恰當選擇并設定各材料的種類和配方量，并可添加軟化劑以調整硬度等。同時可采用樹脂擠壓成型以外的制造方法進行生產。
以下是對本發明的噴墨打印機用墨管的實施例、比較例進行的詳細描述。
如下表1所示，各實施例、比較例均是使用了表1所列的配方和樹脂交聯劑、經動態交聯的熱塑性彈性體組合物制成的墨管。
表1

配方單位 重量份水蒸氣透過性 單位[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]空氣透過性 單位[g·mm/m2·日·atm(23℃)]
墨管的詳細制造過程如下。
將所有配方材料在滾筒(tumbler)內混合后，用雙軸擠壓機(AIBEKKU公司生產HTM38)邊加熱至180℃-200℃，邊以200rpm速度混煉，通過動態交聯制造出熱塑性彈性體組合物，制成粒狀。
再將粒狀組合物放入φ50的單軸擠壓機(笠松加工研究所)，在190℃-230℃溫度下、以20rpm速度擠壓成型，得到外徑φ5mm、內徑φ3mm的圓管形管。剪切成300mm長后，即可得到墨管。
配方材料具體如下丁基橡膠(JSR公司生產，butyl-268)EPDM橡膠(住友化學公司生產，ESUPUREN 670F)(橡膠∶油)＝(1∶1)(充油橡膠(含有與橡膠同量的油))烯烴系樹脂聚丙烯(日本POLYCHEMICAL公司生產，BC6)樹脂交聯劑(田岡化學公司生產，TAKKIROURU)軟化劑(出光興產公司生產，PW-380)(實施例1-3)丁基橡膠含有率超過30％(重量)的橡膠被動態交聯并微分散在烯烴系熱塑性樹脂中，使其邵爾A硬度在70以下。
(比較例1-4)比較例1未使用聚烯烴系熱塑性樹脂，而是用丁基橡膠硫化成型。
比較例2的邵爾A硬度在70以上。
比較例3的橡膠成分中的丁基橡膠的含量降低為20％(重量)。
比較例4的橡膠成分中未使用丁基橡膠。
通過下述的方法，比較了上述實施例及比較例的墨管。其評價結果如表1所示。
(硬度)23℃、相對濕度55％的恒溫恒濕條件下，荷重500g，用邵爾A硬度計測定硬度。
(水蒸氣透過性)根據ASTM F 1249的試驗方法，在37.8℃、90％RH條件下進行。單位[g·mm/m2·日](空氣透過性)根據ASTMD 1434方法5的試驗方法，在23℃條件下進行。單位[g·mm/m2·日·atm](柔軟性試驗)
用直徑35mm的圓芯沿墨管滾動，判斷墨管是否有扭曲、堵塞。發生堵塞、油墨在軟管內流動不暢的場合判定為“×”，未發生堵塞的場合判定為“○”。
(壓縮永久變形的測定)使用測定壓縮永久變形的硫化橡膠試驗片，根據JISK6262中記載的“硫化橡膠的永久變形試驗方法”的規定，在測定溫度70℃、測定時間72小時進行測定。壓縮率定為25％。
如表1所示，實施例1-3的墨管都是使用丁基橡膠含有率超過30％(重量)的橡膠被動態交聯并微分散于烯烴系熱塑性樹脂中、邵爾A硬度在70以下的熱塑性彈性體組合物成型的，因此水蒸氣透過性和空氣透過性的任一值都很低，柔軟性試驗結果也很好。同時，壓縮永久變形值小、尺寸穩定性優異。如上，通過實施例1-3，可以確認作為噴墨打印機用墨管的優異性能。
另一方面，比較例1僅使用了丁基橡膠硫化成型，柔軟性較差。比較例2的邵爾A硬度高，不適合用作墨管。比較例3、4的丁基橡膠含量少，因此水蒸氣透過性和空氣透過性太高，也不適合用作墨管。
發明的效果通過以上的說明可以明確通過本發明，由于其水蒸氣和空氣透過性都非常小，因此可以控制油墨中的水分蒸發、固化和空氣中的氧氣等造成的油墨變質；也可提高軟管的使用耐久性。同時，其硬度也低，具有優異的柔軟性·彎曲性，即使令軟管變形也能保持良好的油墨流動狀態；在噴墨打印機記錄裝置內的放置形態等方面的限制也小，具有很高的通用性。由于單層構造就能實現這些性能，因此生產效率也很高。
又，本發明的墨管可以通過樹脂擠壓成型，因而表面狀態良好，生產率也可提高；并可實現高性能材料的低成本生產。
因此本發明的墨管適用于連接在噴墨打印機的噴墨頭上輸送油墨；也可用于清潔噴墨打印機的噴墨頭時將廢油墨清除出噴墨頭、或將油墨從油墨槽供給至噴墨頭。
權利要求
1.一種噴墨打印機用墨管，其特征在于，所述噴墨打印機用墨管使用通過動態交聯、使丁基橡膠的含有比例在30％(重量)以上的橡膠成分微分散于烯烴系熱塑性樹脂中而形成、邵爾A硬度在70以下的熱塑性彈性體組合物成型。
2.如權利要求1所述的噴墨打印機用墨管，其特征在于，用樹脂擠壓法將上述的熱塑性彈性體組合物擠壓成為管狀。
3.如權利要求1所述的噴墨打印機用墨管，其特征在于，所述烯烴系熱塑性樹脂與所述橡膠的重量比為烯烴系熱塑性樹脂∶橡膠＝4∶1-1∶4。
4.如權利要求1所述的噴墨打印機用墨管，其特征在于，所述墨管的水蒸氣透過性在1.0[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]以下，所述墨管的空氣透過性為100[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下。
5.如權利要求1所述的噴墨打印機用墨管，其特征在于，作為上述橡膠成分使用丁基橡膠、或丁基橡膠與EPDM的混合物，作為上述烯烴系熱塑性樹脂可選自聚丙烯、聚乙烯中的1種以上的樹脂。
全文摘要
本發明提供一種柔軟性極佳、且水蒸氣透過性和空氣透過性低的噴墨打印機用墨管(10)。所述噴墨打印機用墨管(10)使用通過動態交聯、使丁基橡膠的含有比例在30％(重量)以上的橡膠成分被微分散于烯烴系熱塑性樹脂中而形成的、邵爾A硬度在70以下的熱塑性彈性體組合物成型。較好的是，藉由樹脂擠壓法將上述的熱塑性彈性體組合物擠壓成為管狀。
文檔編號F16L11/04GK1498763SQ20031010288
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月22日 優先權日2002年10月28日
發明者奧山英之 申請人:住友橡膠工業株式會社