JP2007038622A - 積層チューブおよびインク供給用チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 輸送、供給する各種液体の水分蒸発を防止し、かつ外部からの酸素透過を遮断して、滞留する各種液体の変質を長時間にわたって防止することができ、しかも低温下においても柔軟性に優れ、繰り返し折り曲げに対する耐久性、信頼性の高い積層チューブおよびインク供給用チューブを提供する。
【解決手段】 インク供給用チューブ１は、インクジェット記録装置のインクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給するためのものである。インク供給用チューブ１は、インクが接する内層と外気が接する外層には曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の熱可塑性樹脂を配置し、中間層には透湿度が２ｃｃ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ以下のフッ素系樹脂を配置し、外層と中間層および内層と中間層の間に接着層を配置している。内層２および外層３は、スチレン系エラストマーで構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種の液体を輸送、供給するための積層チューブであって、特に印刷機、各種測定機器や観測機器などに備えられるプリンタ部のインク供給用チューブに関するものである。

従来、プリンタのインク供給用チューブは、特開平９−２２６１５３号公報、特開平９−３００６５２号公報記載のように、更に外部からの酸素透過遮断を改良するため中間層にガスバリア性を有する樹脂層を配置した多層構造から構成されている。また、柔軟性と耐屈曲耐久性を備えかつ蒸気バリア性に優れたインク供給用チューブを提供するため内層をフッ素系樹脂とし、その外層をシリコンゴムより構成したものがある。

また特開２００３−８０７２４公報では、内層は蒸気透過性およびガス透過性に優れるオレフィン系樹脂またはフッ素樹脂で構成し、外層はオレフィン系ゴム若しくはシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムで構成し、使用するフッ素樹脂には四フッ化エチレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）としたインク供給用チューブが開示されている。
特開平９−２２６１５３号公報 特開平９−３００６５２号公報 特開２００３−８０７２４公報

この種のインク供給用チューブは、固定設置されるインクタンクと繰り返し往復動する印刷ヘッドとを連係するものであるから、繰り返し折り曲げに対する耐久性の高いものであることを要するが、特に冬場のような低温下（例えば５℃以下）において硬直化するので、低温下においても所要の柔軟性を保持することが十分でなかった。

特開平９−２２６１５３号公報、特開平９−３００６５２号公報に記載されているプリンタのインク供給用チューブは、このような問題点に鑑み、中間層を酸素バリヤ性が高いエチレン含有量が２５〜５０モル％、けん化度が９６％以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物で構成することにより、外部からの酸素透過を遮断して、滞留するインクの変質を長時間にわたって防止し、しかも中間層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物に相溶性および低温特性の良好なエラストマー成分をブレンドすることにより、低温下においても柔軟性に優れ、繰り返し折り曲げに対する耐久性を高めたものであったが、各種機器類のメンテナンスフリーのさらなる要求に答えるには、不十分であった。

また特開２００３−８０７２４公報に記載されているプリンタのインク供給用チューブは、内層は蒸気透過性およびガス透過性に優れるオレフィン系樹脂またはフッ素樹脂で構成し、外層はオレフィン系ゴム若しくはシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムで構成し、使用するフッ素樹脂には四フッ化エチレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が使用されているので、水分透過性および柔軟性に対する改善は見られるが、透明性、酸素透過性は要求に対して満足できるものではなかった。特に、バリア層としてフッ素樹脂を内層に設ける場合には繰り返し折り曲げに対する耐久性および成形性の観点からその膜厚を大きく設定する必要があり、酸素バリア性の良好な比較的曲げ弾性率の高いフッ素樹脂を用いると逆に柔軟性が低下するという関係からこれら複数の要求を同時に満たすものは得られていなかった。

そこで、本発明は、中間層に水分並びに酸素の遮断性に優れたフッ素樹脂を比較的膜厚を低くして配置し、軟質樹脂からなる内外層と密に接着することにより、輸送、供給する各種液体の水分蒸発を防止し、かつ外部からの酸素透過を遮断して、滞留する各種液体の変質を長時間にわたって防止することができ、しかも低温下においても柔軟性に優れ、繰り返し折り曲げに対する耐久性、信頼性の高い積層チューブおよびインク供給用チューブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る積層チューブは、共押出しされてなる少なくとも５層構造からなる積層チューブであって、曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の熱可塑性樹脂からなる内層および外層と、平均膜厚が５０μｍ以下のフッ素樹脂からなる中間層と、内層と中間層および外層と中間層の間に接着層を有することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る積層チューブは、請求項１記載の構成において、中間層は透湿度が１５ｇ／ｍ²・ｄａｙ（２５μｍ・４０℃−９０％ＲＨ）以下であるとともに、酸素透過量が５０ｃｃ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ（２５μｍ・２５℃−ｄｒｙ）以下のフッ素樹脂からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る積層チューブは、請求項１または２記載の構成において、フッ素樹脂からなる中間層に接着層を介して５０μｍ以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物からなるガスバリア層が積層されていることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る積層チューブは、請求項１、２または３記載の構成において、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）からなる中間層の外側にエチレン含有量が４５モル％以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物からなるガスバリア層が接着層を介して積層されており、積層チューブの肉厚に対して前記中間層およびガスバリア層の合計肉厚の比率が２０％以下であることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る積層チューブは、請求項１、２、３または４記載の構成において、内外層を構成する樹脂の脆弱温度がマイナス３０℃以下であることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る積層チューブは、請求項５記載の構成において、内層および外層がオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレンおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の軟質性の樹脂からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項７に係る積層チューブは、請求項１、２、３または４記載の構成において、接着層が少なくともスチレン系エラストマーを含有するオレフィン系樹脂であることを特徴とするものである。

本発明の請求項８に係るインク供給用チューブは、請求項１、２、３、４、５または６記載の積層チューブにおいて、インクジェット記録装置のインクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給するためのものであることを特徴とする。

本発明によれば、中間層に水分並びに酸素の遮断性に優れたフッ素樹脂を比較的膜厚を低くして配置し、軟質樹脂からなる内外層と密に接着することにより、輸送、供給する各種液体の水分蒸発を防止し、かつ外部からの酸素透過を遮断して、滞留する各種液体の変質を長時間にわたって防止することができ、しかも低温下においても柔軟性に優れ、繰り返し折り曲げに対する耐久性、信頼性の高い積層チューブおよびインク供給用チューブを得ることができる。

図１は、本発明に係るインク供給用チューブの一実施の形態を示す拡大断面図である。

図１において、１はインク供給用チューブであり、インク供給用チューブ１は、内層２、外層３、中間層５、接着層４−１、４−２の５層構造をなしている。６はインク通路である。内層２、接着層４−１、中間層５、接着層４−２、外層３の各膜厚は、１５０〜３００：３〜２５：５〜５０：３〜２５：１５０〜３００（μｍ）の範囲が好適である。なお、内層２、外層３、中間層５、接着層４−１、４−２の膜厚はこれに限定されるものでない。

インク供給用チューブ１は、インクが接する内層２と外気が接する外層３には曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下（ＡＳＴＭ−Ｄ７９０・２３℃）の軟質の熱可塑性樹脂を配置し、中間層５には平均膜厚が５０μｍ以下でフッ素系樹脂を配置してあり、内層２と中間層５および外層３と中間層５の間にはそれぞれ接着層４−１、４−２を配置してある。

図２は、本発明に係るインク供給用チューブの他の実施の形態を示す拡大断面図である。

図２において、１はインク供給用チューブであり、インク供給用チューブ１は、内層２、外層３、中間層５、ガスバリア層７、接着層４−１、４−２、４−３の７層構造をなしている。６はインク通路である。内層２、接着層４−１、中間層５、接着層４−２、ガスバリア層７、接着層４−３、外層３の各膜厚は、１５０〜３００：３〜２５：５〜５０：３〜２５：５〜５０：３〜２５：１５０〜３００（μｍ）の範囲が好適である。なお、内層２、外層３、中間層５、ガスバリア層７、接着層４−１、４−２、４−３の膜厚はこれに限定されるものでない。

内層２および外層３は、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレンおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂からなり、これら樹脂の脆弱温度はマイナス３０℃以下である。また、本発明において、オレフィン系エラストマーとしては、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−ブテン共重合体ゴム、プロピレン−ブテン共重合体ゴム、ブタジエン−スチレン共重合体ゴムの水素添加物など、スチレン系エラストマーとしてはスチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、およびこれらの水素添加物などが好適に使用される。

中間層５は、透湿度が１５ｇ／ｍ²・ｄａｙ（２５μｍ・４０℃−９０％ＲＨ）以下であるとともに、酸素透過量が５０ｃｃ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ（２５μｍ・２５℃−ｄｒｙ）以下のフッ素系樹脂である。

本発明において、フッ素樹脂は、水蒸気バリア性および酸素バリア性の良好なものであれば特に限定されるものではないが、共押出し成形により積層チューブを形成する観点からフッ素樹脂の融点は好ましくは２７０℃以下、さらに好ましくは２２０℃以下のものが用いられる。また、本発明において用いられるフッ素樹脂は曲げ弾性率１０００〜２２００ＭＰａ（ＡＳＴＭ−Ｄ７９０・２３℃）の比較的高い範囲のものが用いられる。特に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）が好適である。フッ素樹脂はフッ化ビニリデンまたはクロロトリフルオロエチレンを主体としたポリマーであり、ポリフッ化ビニリデンまたはポリクロロトリフルオロエチレンのホモポリマーに限らず、フッ化ビニリデンまたはクロロトリフルオロエチレンを構成要素としたクロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、エチレン−フッ化ビニリデン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体などを含み、ポリフッ化ビニリデンまたはポリクロロトリフルオロエチレンと他の樹脂との混合物であってもよい。

ガスバリア層７は、エチレン含有量が４５モル％以下、けん化度が９６％以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物を用いるのが好適である。さらに、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物に柔軟性および低温特性を向上させるためにエラストマー成分をブレンドすることが可能であり、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、エステル系エラストマー、変性ポリオレフィン樹脂などを用いることができる。特に、高融点ポリエステルハードセグメントとポリエーテルソフトセグメントがブロック状に結合した共重合体であるポリエステル−ポリエーテルブロック共重合体などのエステル系エラストマーが好適である。また、変性ポリオレフィン樹脂としては、ポリオレフィンの一部または全部が不飽和カルボン酸または誘導体でグラフト変性したポリオレフィン、エチレンと不飽和カルボン酸もしくはそのエステルとの共重合体、アイオノマー、エチレン含有量が５０モル％以上のエチレン酢酸ビニル共重合体けん化物またはその部分けん化物、さらにはエチレン−酢酸ビニル共重合体などの樹脂である。

接着層４−１、４−２は中間層と内外層とがそれぞれ密着されるものであればよく、適宜公知の接着性の熱可塑性樹脂を用いることができるが、特にインク供給用チューブとして用いられる場合には繰り返し折り曲げによって積層されている各層において剥離が生じ易く、さらにフッ素樹脂は一般に非粘着性であり他の樹脂との接着性が乏しいという問題を有している。このため接着樹脂として最もよく用いられる酸変性のオレフィン樹脂等では接着性が劣り、積層構造のインク供給用チューブとして使用した場合には経時的に層間の剥離が生じ、インク供給用チューブとしての性能が低下することとなる。このため接着層を構成する樹脂としては特に限定されるものではないが酸変性またはエポキシ化されたオレフィン樹脂にＳＥＢＳゴム等のスチレン系エラストマーを含有させたものが好適に用いられる。また、接着層４−３は外層とガスバリア層とがそれぞれ密着されるものであればよく、無水マレイン酸変性ポリエチレンなどの変性ポリオレフィンを用いることができる。

これにより、比較的剛性の高い水蒸気バリア性および酸素バリア性の良好なフッ素樹脂を５０μｍ以下の薄肉の中間層とし、軟質樹脂からなる内外層を接着層を介して一体に形成したことで各種の要求を満足した積層チューブを得ることができる。

また、中間層とガスバリア層とが接着層を介して一体に積層される場合には、フッ素樹脂からなる中間層およびエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物からなるガスバリア層をともに平均膜厚が５０μｍ以下とすることが積層チューブの柔軟性の観点から好適であり、さらにエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物は一般にフッ素樹脂よりも柔軟性に劣ることからガスバリア層は中間層よりも膜厚が薄くなるように積層させることで、水蒸気バリア性および酸素バリア性を向上させかつ良好な柔軟性を維持することができる。

次に実施例を示す。この実施例において、インク供給用チューブ１は、外径３．０ｍｍ、内径２．０ｍｍ、肉厚５００μｍである。インク供給用チューブ１は、公知の方法により共押出成形された５層構造若しくは７層構造からなる。

［実施例１］
内層２：スチレン系エラストマー（２２５μｍ）／接着層４−１：接着剤樹脂（１０μｍ）／中間層５：フッ素樹脂（３０μｍ）／接着層４−２：接着剤樹脂（１０μｍ）／外層３：スチレン系エラストマー（２２５μｍ）である。スチレン系エラストマーはスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳゴム）、フッ素樹脂はポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）を用い、接着剤樹脂はエチレン６８ｗｔ％、プロピレン２５ｗｔ％、酢酸ビニル７ｗｔ％、無水マレイン酸１ｗｔ％未満を含有するポリオレフィン樹脂にスチレン系エラストマー（ＳＥＢＳゴム）を１０ｗｔ％混合したものを用いた。

［実施例２］
内層２：直鎖状低密度ポリエチレン（２３０μｍ）／接着層４−１：接着剤樹脂（１０μｍ）／中間層５：フッ素樹脂（２０μｍ）／接着層４−２：接着剤樹脂（１０μｍ）／外層３：直鎖状低密度ポリエチレン（２３０μｍ）である。フッ素樹脂はクロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体を用い、接着剤樹脂は実施例１と同様とした。

［実施例３］
内層２：直鎖状低密度ポリエチレン（２３０μｍ）／接着層４−１：接着剤樹脂（１０μｍ）／中間層５：フッ素樹脂（２０μｍ）／接着層４−２：接着剤樹脂（１０μｍ）／ガスバリア層（１０μｍ）／接着層４−３：接着剤樹脂（１０μｍ）／外層３：直鎖状低密度ポリエチレン（２１０μｍ）である。フッ素樹脂はポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）を用い、ガスバリア層はエチレン含有量が３２モル％のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物（ＥＶＯＨ）を用いた。

［実施例４］
内層２：直鎖状低密度ポリエチレン（２３０μｍ）／接着層４−１：接着剤樹脂（１０μｍ）／中間層５：フッ素樹脂（３０μｍ）／接着層４−２：接着剤樹脂（１０μｍ）／ガスバリア層（３０μｍ）／接着層４−３：接着剤樹脂（１０μｍ）／外層３：直鎖状低密度ポリエチレン（１８０μｍ）である。ガスバリア層はエチレン含有量が３２モル％のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物（ＥＶＯＨ）１００重量部に対して、エチレン−アクリル酸共重合体１５重量部およびポリエステル系エラストマー７重量部をブレンドした樹脂を用いた。それ以外の樹脂は実施例３と同様とした。

上記実施例より得られた積層チューブは耐折り曲げ試験の結果、層間剥離または「ささくれ」が生じることがなく良好な折り曲げ耐久性を示した。また、実施例３、４においては折り曲げ耐久性を実質的に低下させることなく酸素バリア性を向上することができた。

［比較例１］
内層：直鎖状低密度ポリエチレン（２００μｍ）／接着層：接着剤樹脂（１０μｍ）／中間層：フッ素樹脂（８０μｍ）／接着層：接着剤樹脂（１０μｍ）／外層：直鎖状低密度ポリエチレン（２００μｍ）である。フッ素樹脂はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用い、接着剤樹脂は実施例１と同様とした。

［比較例２］
内層：フッ素樹脂（７５μｍ）／外層：シリコンゴム（７２５μｍ）である。フッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた。

上記比較例より得られた積層チューブは、比較例１にあっては耐折り曲げ試験の結果、柔軟性が不足し、「ささくれ」の発生がみられた。さらに比較例２にあっては柔軟性は良好であったが、酸素バリア性が劣る結果となった。

インク供給用チューブ１の耐折り曲げ試験は、ヨシミツ科学製のＭＩＴ型耐折強さ試験機を使用し、５℃の雰囲気内において、角度を１３５°に毎分１３５回のサイクルで５０万回まで折り曲げる実験をし、「ささくれ」が発生するまでの回数を測定するとともに、折り曲げ負荷もみた。

本発明に係るインク供給用チューブの一実施の形態を示す拡大断面図である。 本発明に係るインク供給用チューブの他の実施の形態を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ インク供給用チューブ
２ 内層
３ 外層
４−１、４−２ 接着層
５ 中間層
６ インク通路
７ ガスバリア層

Claims (8)

1. 共押出しされてなる少なくとも５層構造からなる積層チューブであって、曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の熱可塑性樹脂からなる内層および外層と、平均膜厚が５０μｍ以下のフッ素樹脂からなる中間層と、内層と中間層および外層と中間層の間に接着層を有することを特徴とする積層チューブ。
2. 中間層は透湿度が１５ｇ／ｍ²・ｄａｙ（２５μｍ・４０℃−９０％ＲＨ）以下であるとともに、酸素透過量が５０ｃｃ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ（２５μｍ・２５℃−ｄｒｙ）以下のフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の積層チューブ。
3. フッ素樹脂からなる中間層に接着層を介して平均膜厚が５０μｍ以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物からなるガスバリア層が積層されていることを特徴とする請求項１または２記載の積層チューブ。
4. ポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）からなる中間層の外側にエチレン含有量が４５モル％以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物からなるガスバリア層が接着層を介して積層されており、積層チューブの肉厚に対して前記中間層およびガスバリア層の合計肉厚の比率が２０％以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載の積層チューブ。
5. 内外層を構成する樹脂の脆弱温度がマイナス３０℃以下であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の積層チューブ。
6. 内層および外層がオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレンおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の軟質性の樹脂からなることを特徴とする請求項５記載の積層チューブ。
7. 接着層が少なくともスチレン系エラストマーを含有するオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の積層チューブ。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７記載の積層チューブは、インクジェット記録装置のインクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給するためのものであることを特徴とするインク供給用チューブ。

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