JP2002317131A - インキの脱泡法 - Google Patents

インキの脱泡法

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アミタヴァ・セングプタ
Daniel S Huntsberger
ダニエル・エス・ハンツバーガー
Brian D Miller
ブライアン・ディー・ミラー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ費用をあまりかけず、インキから連
行ガスを除去する方法を提供すること。 【解決手段】 本方法は、その中にガスを連行したイン
キを用意し、複数の全体に非対称な中空繊維微多孔質膜
を含んでなる膜接触器を用意し、膜は接触器内で管腔側
と外殻側を限定し、真空源を用意し、接触器の外殻側に
ガス連行インキを通過させ、接触器の管腔側に真空源を
適用し、膜を横切ってガス連行インキを脱泡させること
よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜接触器を使用し
て、インキを脱泡する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体を脱ガスするために、中空繊維膜接
触器（hollow fiber membrane contactor）を使用する
ことが公知である。例えば、Celgard Inc. of Charlott
e,NorthCarolinaから市販されているLIQUI-CEL SemiPer
（登録商標名）膜接触器を参照のこと。この接触器は、
フルオロポリマーで塗布された、均一で、ノンスキン
で、対称的なポリプロピレン微多孔質中空繊維膜を利用
し、かつ感光性現像液、石版印刷プレート溶液及び写真
フィルム及び原紙エマルジョンからガスを除去するのに
使用されていた。この接触器では、中空繊維外面を前記
液体が流れる。
【０００３】インキ、例えばインキジェットプリンター
用インキは、泡の形成に敏感である。インキが吐き出さ
れるにつれての泡形成は、特に、印刷適用の質又はカー
トリッジ充填操作に対し有害となり得る。例えば参考と
して本明細書中に組み入れられているEuropean Publica
tion １０３３１６３のパラグラフ００１４を参照のこ
と。
【０００４】膜に基づく幾つかの解決が、バブル−イン
−インキ（bubble-in-ink）問題に提案されていた。例
えば、特開平５−１７７１２、１０−６０３３９、１０
−２９８４７０；European Publication１０３３１６
２、１０５２０１１；米国特許６０５９４０５を参照の
こと。膜の使用により、溶解しているガスを化学液から
除去するための追加技術を類別するEuropean Publicati
on１０３３１６２、パラグラフ０００７に特に注意のこ
と。
【０００５】特開平５−１７７１２は、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポ
リスチレン又はポリメチルメタクリレート樹脂（パラグ
ラフ０００８）から製造された膜の使用を開示してお
り、インキは、膜の管腔側を流れる（パラグラフ０００
７）。
【０００６】特開平１０−６０３３９は、フルオロ樹脂
から製造された膜の使用を開示しており（請求項２）、
インキは、膜の管腔側を流れる（要約）。
【０００７】特開平１０−２９８４７０（及びその関連
事例European Publication１０５２０１１）は、多孔質
及び非孔質層を備えた複合（又は接合又は多層）膜の使
用を開示しており、特に、ポリメチルペンテン（又はＰ
ＭＰ又はポリ（４−メチルペンテン−１））の使用を示
唆しており（パラグラフ００１８〜００２０）、インキ
は、膜の管腔側を流れる（要約）。
【０００８】European Publication１０３３１６２は、
多孔質及び非孔質層を備えた複合膜の使用を開示してお
り、両方の層のために、特に、ＰＭＰ（パラグラフ００
２６及び００４８）の使用を示唆しており、インキは、
膜の管腔側を流れる（パラグラフ００５４）。
【０００９】米国特許番号６０５９４０５は、膜、中空
繊維膜の使用を開示し、インキは膜の管腔側を流れる
（第３欄、５５〜６５行）。
【００１０】前記のそれぞれは、脱泡の目的を達成する
のに適度に成功しているが、簡単かつ費用をあまりかけ
ず、インキから連行ガスを除去する方法の需要がまだあ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
かつ費用をあまりかけず、インキから連行ガスを除去す
る方法を提供することである。本発明は、インキの脱泡
（又は脱ガス）の方法を指向する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、以下の
段階：その中にガスを連行したインキを用意し、複数の
全体に非対称性である中空繊維微多孔質膜を含む膜接触
器を用意し、膜は接触器内で管腔側と外殻側を限定し、
真空源を用意し、接触器の外殻側にガスを連行したイン
キを通過させ、接触器の管腔側に真空源を適用し、膜を
横切ってガス連行インキの脱泡を行うことを含む。
【００１３】本発明を説明する目的のために、現在好ま
しい形を図中に示す。しかしながら、本発明は、示され
たまさにその配置及び手段に限定されるものではないこ
とは理解されるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図面に関しては、同じ数字は同じ
要素を示す。図１にインキ脱泡システム１０が示されて
いる。インキ脱泡システム１０は、インキ溜１２を含
む。膜接触器１４は、溜１２と液結合している。末端使
用アプリケーション１６は、膜接触器１４と液結合して
いる。末端使用アプリケーションは、インキジェットプ
リントヘッド（サーマル又はピエゾ電気）、インキカー
トリッジ充填ステーション又はインキであってよいが、
これらに限定されるものではない。
【００１５】ここで使用されるように、インキは顔料又
は染料を含有する液体である。インキは、有利には、室
温での水（即ち、２０℃で７２．７５ダイン／ｃｍ及び
３０℃で７１．２０ダイン／ｃｍ）より低い表面張力を
有する。これらのインキは、有利には、コンピュータの
プリンタ又は他のインキジェットタイプのプリンタで使
用される。そのようなインキは、有利には、粘度０．８
〜１０センチポアズ（ＣＰＳ）、比重０．７〜１．５ｇ
／ｍｌ及び表面張力２０〜４０ダイン／ｃｍを有する。
【００１６】膜接触器１４は、外部流動中空繊維膜モジ
ュールであり、これは、以下に詳細に記述する。中空繊
維膜接触器は、公知である。例えば、米国特許番号３２
２８８７７、３７５５０３４、４２２０５３５、４９４
０６１７、５１８６８３２、５２６４１７１、５２８４
５８４、５４４９４５７を参照。このそれぞれは、参考
として本明細書中に組み入れられている。膜接触器１４
は、管腔側及び外殻側を有する。内側として公知でもあ
る管腔は、中空繊維の管腔により、大部分が限定されて
いる。外側として公知でもある外殻側は、部分的に、中
空繊維の外面により限定されている。インキは、外殻側
（又は外側）を通って移動し、一方、真空（又は真空及
び掃気ガス）が管腔側（又は内側）に適用される。その
ことにより、インキからの連行ガスは、外殻側から、膜
を抜けて、管腔側へと通過する。接触器１４は、インキ
（又は他の液体）に対し不活性又は無反応である成分か
ら製造される。有利には、これらの成分は、プラスチッ
クであるが、金属を使用することもできる。
【００１７】膜は、半透性、ガス選択性、不均質、全体
に非対称で液不浸透性の膜であるのが有利である。膜
は、１００バレル未満（１０-8 standard ｃｍ3．ｃｍ
／秒．ｃｍ2．ｃｍ（Ｈｇ））の浸透性を有する。膜
は、有利には、活性表面積０．１〜２０ｍ2を有する。
膜は、有利には、スキン付き膜であり、スキンは外殻側
上にある。膜は、有利には単層膜（例えば、複合又は多
層膜ではない）であり、ポリメチルペンテンのホモポリ
マーから製造されている。例えば、本明細書中に参考と
して組み入れられている、米国特許番号４６６４６８１
を参照のこと。
【００１８】図２に関しては、インキ２２は、中心チュ
ーブ２６のインキ入口２４を経て接触器１４に入ってく
る。中心チューブ２６は、ブロック４６の直前に孔が空
けられた区域２８を含む。インキ２２は、中心チューブ
２６の入口２４を通って移動し、ブロック４６により転
じられて、孔あき部（perforation）２８を経てチュー
ブ２６を出る。次いで、インキ２２は、中空繊維３４の
外面上を移動する。インキ２２は、ブロック３０の反対
側上の孔あき部２８を経て、中心チューブ２６に再突入
し、インキ出口３２を経てチューブ２６を出る。中空繊
維３４は、中心チューブ２６を取り囲み、チューブシー
ト３６を介して、チューブ２６の軸に一般に平行に保持
される。中空繊維３４は、チューブシート（tube shee
t）３６を抜けて延伸し、接触器１４のどちらかの端部
のヘッドスペース（headspace）３８と連絡し、その結
果、ポート４０と４２で引かれた真空４４は、ヘッドス
ペース３８を経て、管腔側と連絡する。例えば、ポート
４０は、掃気ガスを導入するのにも使用でき、この掃気
ガスは、連行ガスの除去を促進する。
【００１９】図３に関しては、接触器１４’は、図２に
示されたものと同じであるが、外殻側内に、流れを転換
するバッフル４６が位置し、ポート４０が動かされてい
た。バッフル４６は、中空繊維３４の全ての外面にわた
ってインキの分布を促進するために追加されている。ポ
ート４０を移動させて、ポート位置の非重要性を図示す
る。
【００２０】図４に関しては、接触器１４”は、図示さ
れるように、インキ出口３２を中心チューブ２６の終端
から接触器外殻へと移動させた点で、接触器１４及び１
４’とは異なる。真空４４は、ヘッドスペース３８と連
絡し、これは、次に、中空繊維３４の管腔と連絡する。
前記態様で図示される第二のヘッドスペースは、削除さ
れている。インキ２２は、中心チューブ２６のインキ入
口２４に進入する。インキ２２は、孔あき部２８を経
て、チューブ２６から出て行き、中空繊維３４の外面を
移動し、出口３２を経て外殻側から出る。出口３２は、
外殻との連絡を保持するために、接触器の外側の他の位
置にも置くことができる。
【００２１】操作の際に、泡を形成する連行ガスは、膜
を横切る濃度差、即ち拡散、によりインキから除去され
る。２５〜２００トールの範囲の真空は、膜の管腔側に
施され、ガス連行インキは、膜の外殻側（又は外面）に
接触する。濃度（ガスの分圧）差は、ガスを、外殻側の
インキから、膜を通って、管腔側へと押しやる。更に、
インキを管腔に対して、外殻側（又は外側）を通して送
ることにより、接触器を通るインキの圧力降下を著しく
減じる。このことは、外殻側スペースよりも、管腔を通
る通路が一層大きな流れ抵抗を与えるからである。図５
では、本発明による接触器の作業が、CELGARD社のSemiP
er接触器の作業と比較されている。グラフは、２０℃、
３５トール真空での水流速（ｌ／分）の関数として「溶
解酸素（ＤＯ）の除去効率（％）」を図示する。インキ
の替わりに水を使用するが、接触器の作業は、前記条件
での前記インキと類似しているように思える。上の曲線
は、本発明（直径２．５インチ）の作業を表し、下の曲
線は、SemiPer接触器（直径２．５インチ）の作業を表
す。
【００２２】本発明は、その精神又は本質的な属性から
外れずに、他の特殊な形で具体化しても良い。従って、
前記明細書よりも、本発明の範囲を示す添付クレームを
参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】インキ脱泡システムの概略図である。
【図２】本発明により製造された、第一態様の膜接触器
の概略図である。
【図３】第二態様の膜接触器の概略図である。
【図４】第三態様の膜接触器の概略図である。
【図５】本発明の接触器の作業に対するCELGARD社のSem
iPer接触器の作業を図示するグラフである。
【符号の説明】
１４、１４’、１４” 接触器 ２２ インキ ２４ インキ入口 ２６ 中心チューブ ２８ 孔あき部 ３２ インキ出口 ３４ 中空繊維 ３８ ヘッドスペーサー ４４ 真空 ４６ バッフル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アミタヴァ・セングプタ アメリカ合衆国ノースカロライナ州28270, シャーロット，アルパイン・フォレスト・ コート 2900 (72)発明者 ダニエル・エス・ハンツバーガー アメリカ合衆国ノースカロライナ州28210, シャーロット，セネカ・プレイス 219 (72)発明者 ブライアン・ディー・ミラー アメリカ合衆国ノースカロライナ州28226, シャーロット，テーブル・ロック・ロード 3616 Ｆターム(参考） 4J039 EA48 GA24

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インキを脱泡させる方法であって、この
    方法は、以下の段階：その中にガスを連行したインキを
    用意し、 複数のポリメチルペンテン中空繊維微多孔質膜を含んで
    なる膜接触器を用意し、該膜は接触器内で管腔側と外殻
    側を限定し、 真空を用意し、 接触器の外殻側にガスを連行したインキを通過させ、 接触器の管腔側に真空を適用し、 膜を横切ってガス連行インキの脱泡を行うことを含む、
    インキの脱泡法。
  2. 【請求項２】 インキは、室温で、水の表面張力より低
    い表面張力を有する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 インキは、粘度０．８〜１０センチポア
    ズ、比重０．７〜１．５ｇ／ｍｌ及び表面張力２０〜４
    ０ダイン／ｃｍを有する、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 膜接触器は、外部流動中空繊維膜モジュ
    ールである、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 膜は、活性表面積０．１〜２０ｍ2を有
    する、請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 膜は、１００バレル未満の透過性を有す
    る、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 膜は、単層を有する、請求項１記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 膜は、半透性で、ガス選択性、不均質、
    液体不浸透性の膜である、請求項１記載の膜。
  9. 【請求項９】 膜は、ポリメチルペンテンのホモポリマ
    ーである、請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 モジュールは、バッフルを含む、請求
    項４記載の方法。
  11. 【請求項１１】 真空は、２５〜２００トールの範囲で
    ある、請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 インキを脱泡するための方法であっ
    て、以下の段階：その中にガスを連行したインキを用意
    し、該インキは、粘度０．８〜１０センチポアズ、比重
    ０．７〜１．５ｇ／ｍｌ及び表面張力２０〜４０ダイン
    ／ｃｍを有し、 複数の全体に非対称な中空繊維微多孔質膜を含んでなる
    膜接触器を用意し、該膜は接触器内で管腔側と外殻側を
    限定し、かつ活性表面積０．１〜２０ｍ2を有し、 真空を用意し、真空は、２５〜２００トールの範囲であ
    り、 接触器の外殻側にガス連行インキを通過させ、 接触器の管腔側に真空を適用し、 膜を横切ってガス連行インキの脱泡を行うことを含む、
    インキの脱泡法。
  13. 【請求項１３】 膜は、ポリメチルペンテンのホモポリ
    マーである、請求項１１記載の方法。
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