CN1498763A - 喷墨打印机用墨管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔软性极佳、且水蒸气透过性和空气透过性低的喷墨打印机用墨管(10)。所述喷墨打印机用墨管(10)使用通过动态交联、使丁基橡胶的含有比例在30％(重量)以上的橡胶成分被微分散于烯烃系热塑性树脂中而形成的、邵尔A硬度在70以下的热塑性弹性体组合物成型。较好的是，藉由树脂挤压法将上述的热塑性弹性体组合物挤压成为管状。

Description

喷墨打印机用墨管
技术领域
本发明是关于喷墨打印机用墨管(ink tube)；具体的，本发明是关于在清洁喷墨打印机的喷墨头时用于将废油墨清除出喷墨头、或用于将油墨从油墨槽供给至喷墨头的墨管。
背景技术
在喷墨打印机中，用于输送油墨所必需的墨管与喷墨头相连。这样的墨管被用于在清洁喷墨打印机的喷墨头时将废油墨清除出喷墨头、或将油墨从油墨槽供给至喷墨头。
特开平10-29317号公报建议的使用墨管的液体油墨打印机是具备有液体油墨印刷头和油墨循环装置的液体油墨打印机。
由于在排出油墨时必须边挤压软管边吸出油墨，因此要求软管在遭受了挤压等变形后的恢复性能必须良好，这样的软管还需要有柔软性和弯曲性。此外，为配合打印机的内部构造，有时还必须贴着其他部件呈弯曲放置，若柔软性差，会造成油墨流动不畅。因此，以往的墨管材质一般采用能实现橡胶弹性的硅橡胶或氟橡胶、EPDM等硫化橡胶。
【专利文献1】
特开平10-29317号公报
但与此同时，这样的墨管也要求水蒸气透过性低和空气透过性低等性能。即，如果水蒸气透过性低，那么软管内油墨中的水分就不会蒸发、固化，就能长时间保持软管的性能。同时，如果空气透过性低，主要是氧气等空气就不会从软管外侧透入内侧，就能防止软管内油墨因氧化而变质。
对于上述的硫化橡胶来说，在减小水蒸气和空气的透过性的同时，要保持软管的柔软性是很困难的；此外，为降低生产成本，也要求提高其加工性和生产率。
本发明是鉴于上述问题而作，本发明的课题在于：提供一种既具有优异的柔软性、又同时兼备低水蒸气透过性和空气透过性的喷墨打印机用墨管。
发明内容
为解决上述课题，本发明提供一种喷墨打印机用墨管：所述喷墨打印机用墨管使用通过动态交联、使丁基橡胶的含有比例在30％(重量)以上的橡胶成分被微分散于烯烃系热塑性树脂中而形成、邵尔A硬度在70以下的热塑性弹性体组合物成型。
如此，本发明使用使水蒸气和空气透过性极小的丁基橡胶的含有比例在30％(重量)以上的橡胶成分通过动态交联被微分散于烯烃系热塑性树脂中的热塑性弹性体组合物。因此在降低水蒸气透过性和空气透过性的同时，又能做到兼具橡胶般的耐久性、弹性、柔软性和树脂般的加工性、成型性，硬度也能降到邵尔A硬度70以下。从而可以获得既具有优异的柔软性、又具有低水蒸气透过性和空气透过性的喷墨打印机用墨管。
橡胶成分中的丁基橡胶含有率要在30％(重量)以上的原因是：如果丁基橡胶少于30％(重量)，就不能降低水蒸气和空气的透过性，从而造成油墨的水分蒸发并进入软管、令软管固化；软管外侧的氧气等透过、令软管内的油墨氧化、变质等问题。此外，使用烯烃系热塑性树脂是因为其中含有热塑性材料。热塑性材料与纯橡胶材料不同，它可以高速连续积压成型，从而可以提高生产效率、并降低生产成本。
把邵尔A硬度定为70以下的原因是：所述硬度大于70，则缺乏足够的透性和弯曲性，墨管弯曲时油墨的流动会不畅，并影响到工作时与软管接口的强度。
较好的是，所述邵尔硬度值为40-60。硬度越小，柔软性越佳，但太小的话不易剥下。
较好的是，用树脂挤压法将上述的热塑性弹性体组合物挤压成为管状。除了能得到良好的挤压表面外，其加工性、成型性更好；与硫化橡胶相比，生产速度快、生产率也可进一步提高。此外，还可使用注射成型等方法进行成型。
上述烯烃系热塑性树脂与上述橡胶的重量比希望控制为：(烯烃系热塑性树脂∶橡胶)＝(4∶1)-(1∶4)。这样可以高效率地将橡胶均匀地微分散。如果橡胶成分超过上述范围，则难以得到良好的成型性；如果橡胶成分低于上述范围，则柔软性难以体现。更好的是，上述烯烃系热塑性树脂与上述橡胶的重量比在(2∶1)-(1∶2)。其中，特别好的是，烯烃系热塑性树脂与丁基橡胶的重量比为：(烯烃系热塑性树脂∶丁基橡胶)＝(1∶2)-(1∶1)。
墨管的水蒸气透过性较好的是在1.0[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]以下，这样能防止流动在软管内的油墨中所含的水分蒸发、造成油墨固化，也能防止墨管堵塞。
更好的是，所述墨管的水蒸气透过性在0.8[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]以下，其值越小越好。
较好的是，墨管的空气透过性为100[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下，这样能防止因软管外侧氧气等透过而造成油墨变质。
较好的是，墨管的空气透过性为80[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下、60[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下更好。
较好的是，上述橡胶成分使用丁基橡胶、或丁基橡胶与EPDM的混合物。
为进一步提高水蒸气透过性和空气透过性，橡胶成分可以使用100％的丁基橡胶。此外，要进一步降低柔软性和压缩永久变形，也可以和其他的橡胶混合，此时橡胶成分中的丁基橡胶的含有率在40-80％(重量比)为好。特别是考虑到墨管所要求的性能和与丁基橡胶间的相容性，与三元乙丙橡胶(EPDM)混合为好。可使用充油型EPDM，也可使用非充油型。
丁基橡胶以外的较好的橡胶成分还有：与丁基橡胶相容性好的橡胶，如：天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、1，2-聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)等，可使用上述橡胶的1种或若干种。
较好的是，作为上述烯烃系热塑性树脂可选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的1种以上的树脂。较好的是，上述树脂具有乙烯嵌段，使橡胶容易分散。另外，出于赋予印墨以流动性、相容能力、适度的耐擦伤性、具有优异的加工性、与丁基橡胶及EPDM的相容性考虑，较好的是聚丙烯。
其他，可以使用乙烯丙烯酸乙酯共聚物树脂、乙烯乙酸乙烯酯树脂、乙烯酸亚乙酯树脂、离聚物树脂等的市售烯烃系树脂。
较好的是，热塑性弹性体组合物使用压缩永久变形值小于50％(测定条件为：70℃×72h，压缩率25％)的热塑性弹性体组合物，更好的是，所述热塑性弹性体组合物使用压缩永久变形值小于40％。如压缩永久变形值超过上述值，则尺寸变化太大，容易造成墨管变形后难以恢复原形。此外，与接口相连的软管端部容易从接口处脱卸。
较好的是，在所述热塑性弹性体组合物中，对于上述橡胶成分100重量份使用5重量份以上、100重量份以下的油、增塑剂等的软化剂。更好的是，所述油、增塑剂等的软化剂使用量在20重量份以上、60重量份以下。这样可以在保持其他物性平衡的同时，将柔软性调整至适当程度。
作为可使用的油，较好的有：石蜡系、环烷系、芳香族系等的矿物油和由烃系低聚物组成的合成油；或(合成橡胶软化)操作油。作为可使用的合成油，较好的有：与α-烯组成的低聚物、丁烯的低聚物、乙烯和α-烯烃组成的非晶质低聚物。作为可使用的可塑剂有：邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)等。如使用充油型橡胶，则橡胶中油的添加重量可当作软化剂的添加重量(油量)对待。
为防止起霜并减小压缩永久变形，动态交联时的交联剂以使用过氧化物交联或树脂交联为宜。也可用硫磺交联。交联剂的含量以相对于上述橡胶成分为100重量份的3重量份以上、20重量份以下为宜。更好的是，在5重量份以上、15重量份以下。
作为树脂交联剂，可以举出：酚(醛)类树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三嗪·甲醛缩聚物、六甲氧甲基·三聚氰胺树脂等，最好的是酚(醛)类树脂。酚(醛)类树脂具体可包括：由苯酚、烷基苯酚、甲酚、二甲苯酚、间苯二酚等苯酚类和甲醛、乙醛、糠醛等醛类反应合成的各种酚(醛)类树脂。其中以苯的邻位或对位结合有烷基的烷基苯酚和甲醛反应所得的烷基苯酚·甲醛树脂为佳，因为它除了与橡胶有很好的相容性，又极具反应性，能较早开始交联反应。
本发明中的动态交联也可在氯、溴、氟、碘等卤素存在的情况下进行。要在动态交联时产生卤素，可使用卤化树脂交联剂，也可在弹性体组合物中添加卤素供予物质。其中以卤化酚醛树脂为佳，因为它除了与橡胶有很好的相容性，又极具反应性，能较早开始交联反应。
要使交联反应能适当进行，也可使用交联助剂(活性剂)。可使用的交联助剂是金属氧化物，较好的是使用氧化锌、碳酸锌。
作为过氧化物交联剂，可举出：2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己炔-3、过氧化二异丙苯、1，1-二(叔丁基过氧化)3，3，5-三甲基环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷、过氧化苯酰、2-5二甲基2-5二(过氧化苯酰)己烷、二-叔丁基过氧化-间二异丙基苯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化异丙苯、二-叔丁基过氧化物等。可根据烯烃系热塑性树脂的熔点和软化点、混炼机内的停留时间选择各种过氧化物。
在进行过氧化物交联时，还可以改良、调整疲劳特性等各种机械物性；为提高交联密度，还可使用异氰尿酸三烯丙酯(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’-间亚苯基双马来酰亚胺等多官能性单体等交联助剂，根据需要，还可并用树脂交联或硫磺交联。
如需提高强度，还可在上述热塑性弹性体组合物中添加各种填充剂和防老剂等。
本发明的墨管除了水蒸气透过性低外，空气透过性也低，仅为单层构造，能防止软管内向外的水分透过和外向内的氧气等的透过。此外，根据需要还可在本发明的墨管内周侧或/和外周侧增设1层以上的其他复层构造，也可进行各种表面处理。同时，喷墨打印机可使用的各种油墨均可在软管内流动。墨管的厚度以0.5mm-2.0mm。
附图说明
图1为本发明的喷墨打印机墨管的示意图。
图中，10为墨管，10a为内周面，10b为外周面。
具体实施方式
以下参照附图，说明本发明的实施形态。
图1所示为本发明的喷墨打印机用墨管10(以下简称为墨管)。墨管10的构造是：中空部分为油墨的流动空间，墨管10的内周面10a与油墨接触，墨管10的外周面10b与外界空气接触。
墨管10的构成是：使用丁基橡胶含有率为100重量％的橡胶成分通过树脂交联剂，被动态交联并均匀地微分散于作为烯烃系热塑性树脂的聚丙烯中、邵尔A硬度为41的热塑性弹性体组合物成型。
具体配方是：丁基橡胶为100重量份、聚丙烯为80重量份、树脂交联剂为12重量份、再加上50重量份的软化剂——油。将这些配方材料混合后，在所需时间内用所需的温度边加热边混炼、进行动态交联，制成热塑性弹性体组合物后加工为粒状。
用树脂挤压法经单轴挤压机将粒状热塑性弹性体组合物挤压成为软管状。挤压温度为190℃-230℃，挤压速度为2m/分-10m/分。
墨管10的水蒸气透过性为0.56[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]；空气透过性为53[g·mm/m2·日·atm(23℃)；压缩永久变形为41％。
如此，通过动态交联的方法，使具有低的水蒸气透过性和低的空气透过性的丁基橡胶分散于烯烃系树脂中形成热塑性弹性体组合物，使用该热塑性弹性体组合物进行树脂挤压成型。由此，除了具备墨管所最恰当的水蒸气和空气非透过性，还具有柔软性和挠曲性，且挤出特性(挤出表面)极其优异，省略了软管挤出后的硫化工序，可提高墨管的生产率。
这样的墨管可适用于清洁喷墨打印机的喷墨头时将废油墨清除出喷墨头、或将油墨从油墨槽供给至喷墨头。
通常的丁基橡胶挤压的速度在0.2m/分左右，且有硫化工序，因此在挤压后还要进行批量处理，造成生产率难以提高。但是，本发明的这种用热塑性橡胶进行的树脂挤压速度可达到2m/分以上，可提高生产速度。也就是说，由于使用了热塑性橡胶的树脂挤压无需硫化工序，因此挤压速度就成为制造速度。
上述实施形态中，除了可单独使用丁基橡胶外，还可混合使用丁基橡胶和EPDM等其他橡胶。此外，还可以使用各种烯烃系热塑性树脂，在聚丙烯、聚乙烯等中选择合适的树脂。
动态交联既可采用过氧化物交联，也可并用现有的交联法。还可根据性能要求，恰当选择并设定各材料的种类和配方量，并可添加软化剂以调整硬度等。同时可采用树脂挤压成型以外的制造方法进行生产。
以下是对本发明的喷墨打印机用墨管的实施例、比较例进行的详细描述。
如下表1所示，各实施例、比较例均是使用了表1所列的配方和树脂交联剂、经动态交联的热塑性弹性体组合物制成的墨管。
表1
      橡胶成分   烯烃系热塑性树脂PP   树脂交联剂     软化剂     硬度     水蒸气透过性   空气透过性   压缩永久变形(％)   柔软性试验
  丁基橡胶     EPDM
  比较例1   100     0   200   12     100     58     0.37   20   30   ×
  比较例2   100     0   100   12     50     75     0.57   57   51   ○
  实施例1   100     0   80   12     50     65     0.56   53   41   ○
  实施例2   50     50   80   12     50     55     0.59   68   33   ○
  实施例3   30     70   80   12     50     49     0.68   97   26   ○
  比较例3   20     80   80   12     50     46     0.88   121   24   ○
  比较例4   0     100   80   12     50     43     1.19   252   23   ○
配方单位  重量份
水蒸气透过性  单位[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]
空气透过性  单位[g·mm/m2·日·atm(23℃)]
墨管的详细制造过程如下。
将所有配方材料在滚筒(tumbler)内混合后，用双轴挤压机(AIBEKKU公司生产HTM38)边加热至180℃-200℃，边以200rpm速度混炼，通过动态交联制造出热塑性弹性体组合物，制成粒状。
再将粒状组合物放入φ50的单轴挤压机(笠松加工研究所)，在190℃-230℃温度下、以20rpm速度挤压成型，得到外径φ5mm、内径φ3mm的圆管形管。剪切成300mm长后，即可得到墨管。
配方材料具体如下：
丁基橡胶(JSR公司生产，butyl-268)
EPDM橡胶(住友化学公司生产，ESUPUREN 670F)(橡胶∶油)＝(1∶1)(充油橡胶(含有与橡胶同量的油))
烯烃系树脂：聚丙烯(日本POLYCHEMICAL公司生产，BC6)
树脂交联剂(田冈化学公司生产，TAKKIROURU)
软化剂(出光兴产公司生产，PW-380)
(实施例1-3)
丁基橡胶含有率超过30％(重量)的橡胶被动态交联并微分散在烯烃系热塑性树脂中，使其邵尔A硬度在70以下。
(比较例1-4)
比较例1未使用聚烯烃系热塑性树脂，而是用丁基橡胶硫化成型。
比较例2的邵尔A硬度在70以上。
比较例3的橡胶成分中的丁基橡胶的含量降低为20％(重量)。
比较例4的橡胶成分中未使用丁基橡胶。
通过下述的方法，比较了上述实施例及比较例的墨管。其评价结果如表1所示。
(硬度)
23℃、相对湿度55％的恒温恒湿条件下，荷重500g，用邵尔A硬度计测定硬度。
(水蒸气透过性)
根据ASTM F 1249的试验方法，在37.8℃、90％RH条件下进行。单位[g·mm/m2·日]
(空气透过性)
根据ASTMD 1434方法5的试验方法，在23℃条件下进行。单位[g·mm/m2·日·atm]
(柔软性试验)
用直径35mm的圆芯沿墨管滚动，判断墨管是否有扭曲、堵塞。发生堵塞、油墨在软管内流动不畅的场合判定为“×”，未发生堵塞的场合判定为“○”。
(压缩永久变形的测定)
使用测定压缩永久变形的硫化橡胶试验片，根据JISK6262中记载的“硫化橡胶的永久变形试验方法”的规定，在测定温度70℃、测定时间72小时进行测定。压缩率定为25％。
如表1所示，实施例1-3的墨管都是使用丁基橡胶含有率超过30％(重量)的橡胶被动态交联并微分散于烯烃系热塑性树脂中、邵尔A硬度在70以下的热塑性弹性体组合物成型的，因此水蒸气透过性和空气透过性的任一值都很低，柔软性试验结果也很好。同时，压缩永久变形值小、尺寸稳定性优异。如上，通过实施例1-3，可以确认作为喷墨打印机用墨管的优异性能。
另一方面，比较例1仅使用了丁基橡胶硫化成型，柔软性较差。比较例2的邵尔A硬度高，不适合用作墨管。比较例3、4的丁基橡胶含量少，因此水蒸气透过性和空气透过性太高，也不适合用作墨管。
发明的效果
通过以上的说明可以明确：通过本发明，由于其水蒸气和空气透过性都非常小，因此可以控制油墨中的水分蒸发、固化和空气中的氧气等造成的油墨变质；也可提高软管的使用耐久性。同时，其硬度也低，具有优异的柔软性·弯曲性，即使令软管变形也能保持良好的油墨流动状态；在喷墨打印机记录装置内的放置形态等方面的限制也小，具有很高的通用性。由于单层构造就能实现这些性能，因此生产效率也很高。
又，本发明的墨管可以通过树脂挤压成型，因而表面状态良好，生产率也可提高；并可实现高性能材料的低成本生产。
因此本发明的墨管适用于连接在喷墨打印机的喷墨头上输送油墨；也可用于清洁喷墨打印机的喷墨头时将废油墨清除出喷墨头、或将油墨从油墨槽供给至喷墨头。

Claims (5)

1.一种喷墨打印机用墨管，其特征在于，所述喷墨打印机用墨管使用通过动态交联、使丁基橡胶的含有比例在30％(重量)以上的橡胶成分微分散于烯烃系热塑性树脂中而形成、邵尔A硬度在70以下的热塑性弹性体组合物成型。
2.如权利要求1所述的喷墨打印机用墨管，其特征在于，用树脂挤压法将上述的热塑性弹性体组合物挤压成为管状。
3.如权利要求1所述的喷墨打印机用墨管，其特征在于，所述烯烃系热塑性树脂与所述橡胶的重量比为：烯烃系热塑性树脂∶橡胶＝4∶1-1∶4。
4.如权利要求1所述的喷墨打印机用墨管，其特征在于，所述墨管的水蒸气透过性在1.0[g·mm/m2·日(37.8℃，90％RH)]以下，所述墨管的空气透过性为100[g·mm/m2·日·atm(23℃)]以下。
5.如权利要求1所述的喷墨打印机用墨管，其特征在于，作为上述橡胶成分使用丁基橡胶、或丁基橡胶与EPDM的混合物，作为上述烯烃系热塑性树脂可选自聚丙烯、聚乙烯中的1种以上的树脂。
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