JP2010274627A

JP2010274627A - インクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物

Info

Publication number: JP2010274627A
Application number: JP2009132121A
Authority: JP
Inventors: Kyosuke Nagaoka; 恭介長岡; Akihiko Shimomura; 明彦下村; Toshihiko Ujita; 敏彦氏田; Takashi Fukushima; 隆史福島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2010-12-09
Also published as: CN101899191B; US20100305272A1; EP2275267B1; ATE533632T1; EP2275267A1; US8227063B2; CN101899191A; KR20100129686A

Abstract

【課題】ガスバリア性、水蒸気バリア性、耐屈曲性、チューブ成形性に優れたインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物を提供する。
【解決手段】本発明のインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物は、イソプレンブロックの少なくとも一部が３，４−ポリイソプレンで構成されたスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）と、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）と、ポリオレフィンと、ポリブテンとを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物に関する。特に、インクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物のガスバリア性、水蒸気バリア性、耐屈曲性、チューブ成形性に関する技術である。

従来より、インクジェット記録ヘッドからインクを吐出させることによって、被記録媒体に対して記録を行うインクジェット記録装置が知られている。このインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドが搭載されたキャリッジを被記録媒体に対して主走査方向に移動させながら、前記インクジェット記録ヘッドからインクを吐出して記録を行う。一回の主走査の後に、前記被記録媒体を副走査方向に一定量移動させ、再びキャリッジを主走査方向に移動させて記録を行う。この動作を繰り返すことによって、前記被記録媒体に対して要求されたパターンの記録を完成させることが可能である。

このインクジェット記録装置のインク供給手段としては、インクが充填されている交換可能なタンク（インクタンク）をキャリッジとは別に搭載したタイプがある。同タイプのインクジェット記録装置では、インクタンクとキャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッドとをインク供給チューブを介してつなぎ、インクジェット記録ヘッドに対してインクが供給される仕組みが取られる。このタイプは、インクタンクの容量を大きくすることが容易であり、比較的大量のインクを使用する目的に適している。

このようなタイプのインクジェット記録装置で記録を行う際には、記録ヘッドを搭載したキャリッジの往復駆動と共に、インクタンクとキャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッドとをつなぐインク供給チューブも引き回され、曲げ剛性が大きくなる。そのため、インク供給チューブの硬度が高いと疲労破壊を起こすおそれもあり、インク供給チューブには往復駆動に耐え得る柔軟性が必要となる。特に、近年インクジェットプリンターの小型化が進んでおり、記録を行う際にインク供給チューブには、さらに屈曲率の小さな往復駆動が必要となり、更なる柔軟性が求められている。

また、インク供給チューブ内に存在するインクから、インク供給チューブ外に水分が蒸発すると、インクの粘度上昇を招き、吐出異常・インクの組成変化による印字品位低下など、重大な問題を起こし兼ねない。そのため、インク供給チューブには、高い水蒸気バリア性も求められる。

加えて、インク供給チューブ内に空気などの外気ガスがチューブ材料に浸透すると、インク供給チューブ内のインクへ外気ガスが溶解して脱気度が低下する、またはインク中に気泡が発生・成長することによって、吐出異常や印字品位低下を招く可能性がある。そのため、インク供給チューブには、高いガスバリア性も求められる。特に、ピエゾ素子を用いたインクジェット記録装置においては、インク供給チューブ内に抱き込まれたガスがクッションになって、インク吐出に必要なエネルギーをインク室に伝えられずに、吐出ができなくなるおそれもあり、ガスバリア性が非常に重要である。

特許文献１では、インクと接する内層および外気と接する外層に耐インク性があり、透湿性が小さく剛性の小さい材料を使用し、中間層には、ガス透過率の低い材料を使用してなる積層構成としたインクジェット記録用インク供給チューブが提案されている。具体的な材料としては、内層および外層の材料にはポリエチレンを用い、中間層にはエチレンビニルアルコール共重合体またはポリ塩化ビニリデンを使用している。

また、柔軟性の高い熱可塑性エラストマーを使用して、インクジェット記録用インク供給チューブに用いる手法も検討されている。熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系・スチレン系などが使用される。特許文献２では、熱可塑性エラストマーを用いたインクジェット記録用インク供給チューブが提案されている。具体的には、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）とポリオレフィンと液状ポリブテンとを使用しており、得られたインクジェット記録用インク供給チューブは、優れたガスバリア性および水蒸気バリア性を有し、柔軟性も良好である。

特開平０９−３００６５２号公報特開２００５−３０５８７８号公報

しかしながら、特許文献１にあるようなエチレンビニルアルコール共重合体やポリ塩化ビニリデンは、ガス透過率は低いものの剛性が高いために、記録の際に往復駆動を行うインク供給チューブとしては、耐屈曲性の点から、柔軟性に課題があった。また、外層としてポリエチレンを用いた場合においても、大型プリンターでの用途には適しているものの、近年プリンター装置の小型化に伴い、さらに屈曲率の小さな往復駆動が求められていることによる、更なる柔軟性の要求には課題が残っていた。また、積層構造とすることで、コストアップを伴うことも避けられない。

一方、熱可塑性エラストマーを用いたチューブでは、非エラストマー部材に比べて、柔軟性は優れている。オレフィン系の熱可塑性エラストマーは、自動車部品、工業部品、電気、電子分野に幅広く用いられている。水蒸気バリア性にも優れているが、インクジェット用インク供給チューブとしては、ガスバリア性に課題があった。ポリスチレン系エラストマーとしてスチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）を用いたチューブでは、オレフィン系の熱可塑性エラストマーに比べてガスバリア性に優れている。チューブとして既に様々な用途で実用化されているものの、インク供給用チューブとしては更なるバリア性の向上が求められる。特許文献２にあるようなスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）を用いたチューブでは、水蒸気バリア性・ガスバリア性では、優れているものの、成形性に課題が残る。また、材料としてスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）を用いると、コストが高くなるという課題もある。

そこで、インク供給用チューブとして、ガスバリア性、水蒸気バリア性、耐屈曲性、チューブ成形性に優れているチューブの開発が求められている。加えて、これらのチューブが低コストで作製できれば、なお好ましい。

本発明においては、特定のブロック共重合体を含む熱可塑性エラストマーに、特定の成分の滑剤および軟化剤を配合することによって、前記目的を達成した。

まず、高いバリア性を有するが、成形性に課題のあるスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）（特に３，４−ポリイソプレンを含む高分子材料）を用いる。そして、チューブ材料としての成形性に優れたスチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）をアロイ化し、さらに、滑剤および軟化剤を配合することでチューブ成形を可能にすることを検討した。そして、軟化剤として水蒸気とガスバリア性に優れたポリブテン、滑剤として接インク性が良好かつガスバリア性に優れたポリオレフィンを選択することで、インクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物として使用可能な性能を達成した。

すなわち、本発明は、イソプレンブロックの少なくとも一部が３，４−ポリイソプレンで構成されたスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）と、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）と、ポリオレフィンと、ポリブテンとを含有することを特徴とするインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物である。

本発明によれば、ガスバリア性、水蒸気バリア性、耐屈曲性、チューブ成形性に優れたインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物を得ることができる。また、コストを低減できる点も特徴である。

本発明のインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物（以下、単に「熱可塑性エラストマー組成物」という。）は、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを含有する。ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントとして芳香族ビニル系重合体と、ソフトセグメントとしてゴム成分とを有している。そして、ハードセグメントが加硫ゴムの架橋点のように塑性変形を阻止し、ソフトセグメントが軟らかく組成変形する性質を示すことによって、加硫ゴムと同様のゴム弾性を示す。

本発明では、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとして、イソプレンブロックの少なくとも一部が３，４−ポリイソプレンで構成されたスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）を用いる。すなわち、ソフトセグメントとして、一般に良く用いられる１，４−ポリイソプレンだけでなく、３，４−ポリイソプレンを含有することを特徴とする。３，４−ポリイソプレンは、主鎖が飽和結合となるために、機械的強度、柔軟性、耐ガス透過性、耐劣化性などの点から、１，４−ポリイソプレンに比べて優れた性質を示し、特にチューブ材料に求められる性質である水蒸気バリア性、ガスバリア性に優れている。

イソプレンブロック中の３，４−ポリイソプレンの含有量に特に制限はないが、イソプレンブロックの２０〜１００質量％であることが好ましく、５０〜１００質量％であることがより好ましい。このスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）におけるスチレンブロックの含有量は、１０〜５０質量％であることが好ましく、１５〜４０質量％であることがより好ましい。スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）の重量平均分子量は、特に制限されないが、成形性などの面から、４０，０００〜１００，０００の範囲であることが好ましい。

本発明では、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとして、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）に加えて、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）をも用いる。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）をスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）とアロイ化することによって、インク供給用チューブ材料として十分な成形性を付与することができる。

このスチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）におけるスチレンブロックの含有量は、１０〜５０質量％であることが好ましく、１５〜４０質量％であることがより好ましい。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）の重量平均分子量は、特に制限されないが、成形性などの面から、４０，０００〜１２０，０００の範囲であることが好ましい。

ＳＩＳとＳＥＢＳの配合質量比（ＳＩＳ／ＳＥＢＳ）は、ガスバリア性・成形性などの観点から、２０／８０〜８０／２０が好ましく、５０／５０〜７０／３０がより好ましい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上記の共重合体以外のポリスチレン系熱可塑性エラストマーを含んでいてもよい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物におけるポリスチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、耐屈曲性・バリア性の観点から、熱可塑性エラストマー組成物１００質量部に対して１０〜９８質量部が好ましく、４０〜８５質量部がより好ましい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、さらに、ポリオレフィンを含有する。ポリオレフィン樹脂は、熱可塑性エラストマー組成物の加工性の向上を図る観点から使用される。ポリオレフィンとしては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリエチレン重合体、またはポリプロピレン重合体を使用することができ、特に制限されない。中でも、インク供給用チューブ材料のガスバリア性の点から、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が好ましい。ポリオレフィンは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物におけるポリオレフィンの含有量は、成形性・柔軟性の観点から、熱可塑性エラストマー組成物１００質量部に対して１〜５０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、さらに、ポリブテンを含有する。ポリブテンを配合することによって、熱可塑性エラストマー組成物の柔軟性を向上させるとともに、水蒸気バリア性とガスバリア性の向上を図ることができる。ポリブテンとしては、石油精製のＣ４留分を原料として得られる、イソブテンを主たるモノマーとして重合してなる重合体であるイソブテンのホモポリマーまたはイソブテンとｎ−ブテンのコポリマー等を用いることができる。

ポリブテンの数平均分子量は、熱可塑性エラストマー組成物の柔軟性を向上させるという面から、３００〜１００００の範囲であることが好ましい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物におけるポリブテンの含有量は、バリア性・柔軟性の観点から、熱可塑性エラストマー組成物１００質量部に対して１〜４０質量部が好ましく、５〜３０質量部がより好ましい。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上述した成分の他にも、発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて種々の成分を配合することができる。例えば、難燃剤、滑剤、界面活性剤、発砲剤、酸化防止剤、老化防止剤、接着付与剤などの、各種添加剤を適宜配合することができる。

本発明の組成物の製造方法には特に制限はなく、公知の方法を適用することができる。溶融混練装置としては、例えば、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置、またはバッチ式混練装置、単軸押出機、二軸押出機のような連続式の溶融混練装置を用いることができる。

このようにして得られた本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性の樹脂組成物に対して一般に用いられる成形方法及び成形装置を用いて成形できる。例えば、押出成形、射出成形、プレス成形、ブロー成形などによって、本発明の熱可塑性エラストマー組成物を溶融成形することができる。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、以下の特性を有していることが好ましい。
（１）ゴム硬度［ＪＩＳＫ６２５３タイプＡ］が３０以上８０以下である。
（２）透湿度［ＪＩＳＺ０２０８（カップ法）］が、厚さ０．５ｍｍのシート基準で２．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以下である。
（３）空気透過度［ＪＩＳＫ７１２６（差圧法）］が、厚さ０．５ｍｍのシート基準で２．５×１０^-10ｃｍ³・ｃｍ／ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ以下である。

本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、インクジェットプリンター用のインク供給用チューブ材料またはシール部材として好適であるが、インクを封入する可とう性容器など、インク等液体に接する様々な用途に用いることが可能である。

以下に、本発明のインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１〜２、比較例１〜５＞
表１に示す組成の熱可塑性エラストマー組成物を調製した。そして、その熱可塑性エラストマー組成物を用いて評価用試験片を作製し、以下の（１）〜（５）の評価を行った。その結果を表１に示す。

（使用した材料）
・ＳＩＳ（３，４−ポリイソプレン含有）：
スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（クラレ社製、商品名：ハイブラー５１２５、スチレンブロック含有量：２０質量％）
・ＳＩＳ（３，４−ポリイソプレン非含有）：
スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＪＳＲ社製、商品名：ＳＩＳ５００２、イソプレンブロック中の３，４−ポリイソプレン含有量：０質量％、スチレンブロック含有量：２２質量％）
・ＳＥＢＳ：
スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（クラレ社製、商品名：セプトン８００７、スチレンブロック含有量：３０質量％）
・ＳＩＢＳ：
スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（カネカ社製、商品名：ＳＩＢＳＴＡＲ０７３Ｔ）
・ＥＶＯＨ：
エチレンビニルアルコール共重合体（クラレ社製、商品名：エバールＦ１０１Ｂ）
・ＰＰ：
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＰＰＥＡ７Ａ）
・ＰＥ：
ポリエチレン（プライムポリマー社製、商品名：ＮＥＯ−ＺＥＸ２０１５Ｍ）
・ＨＤＰＥ：
高密度ポリエチレン（プライムポリマー社製、商品名：ＨＩ−ＺＥＸ５０００ＳＦ）
・ポリブテン：
新日本石油社製、商品名：ＨＶ−３００、数平均分子量：１４００
・パラフィン：
出光興産社製、商品名：ダイアナプロセスオイルＰＷ１５０
（評価）
（１）ゴム硬度
厚さ１０．０ｍｍのシートを作製し、ＪＩＳＫ６２５３の規定に準じて、タイプＡデュロメーターを用いて測定した。
（２）透湿度
厚さ０．５ｍｍのシートを作製し、ＪＩＳＺ０２０８の規定に準じて測定した。
（３）空気透過度
厚さ０．５ｍｍのシートを作製し、ＪＩＳＫ７１２６の規定に準じて測定した。
（４）成形性
インク供給用チューブの成形性を評価した。具体的には、バッチ式混練装置を用いて熱可塑性エラストマー組成物を溶融混練し、チューブ内径１．０ｍｍ、チューブ外径３．０ｍｍのサイズのインク供給用チューブを押出成形装置で成形し、以下の基準で評価した。
○：インク供給チューブの押出速度が２．０ｍ・ｍｉｎ^-1以上のもの。
△：インク供給チューブの押出速度が１．０ｍ・ｍｉｎ^-1以上２．０ｍ・ｍｉｎ^-1未満のもの。
×：インク供給チューブの押出速度が１．０ｍ・ｍｉｎ^-1未満のもの。
（５）屈曲耐久性
インク供給用チューブの屈曲耐久性を評価した。具体的には、インクジェットプリンター（キヤノン社製、商品名：ｉｐ４２００）にインク供給用チューブを装着した。そして、インク供給チューブを屈曲半径３５ｍｍに湾曲させた状態において、２００万回の往復駆動を行った。
○：往復駆動により疲労破壊が発生しなかったもの。
×：往復駆動により疲労破壊が発生したもの。

（評価結果）
実施例１〜２の熱可塑性エラストマー組成物では、ゴム硬度、透湿度、空気透過度、成形性および屈曲耐久性の特性がいずれも高い水準であったのに対し、比較例１〜５の熱可塑性エラストマー組成物では、いずれかの特性に難点があった。なお、比較例２の熱可塑性エラストマー組成物は、粘着性が高く、熱可塑性エラストマー組成物として成形することが困難だったので、ゴム硬度、透湿度、空気透過度および屈曲耐久性の評価を実施しなかった。

すなわち、実施例１〜２では、高いバリア性を有するＳＩＳ（３，４−ポリイソプレン含有）と、成形性に優れたＳＥＢＳと、水蒸気およびガスバリア性に優れたポリブテンと、接インク性が良好かつガスバリア性に優れたポリオレフィンを組み合わせた。こうすることで、インクジェット用途に使用可能な性能を達成することができ、実使用環境を想定した屈曲半径３５ｍｍに湾曲させた状態における往復駆動による耐屈曲性試験においても、２００万回以上の耐久能力を確保できた。ポリオレフィンとして、ポリプロピレン（ＰＰ）ではなく高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用いることで、さらに空気透過度が小さくなり、ガスバリア性が向上した（実施例２）。

一方、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしてＳＩＳ（３，４−ポリイソプレン含有）のみを用いた場合は、熱可塑性エラストマー組成物の成形が困難であった（比較例２）。ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしてＳＥＢＳのみを用いた場合、成形性には問題なかったものの、水蒸気およびガスバリア性に十分な水準が得られなかった（比較例３）。ＳＩＳ（３，４−ポリイソプレン含有）の代わりにＳＩＳ（３，４−ポリイソプレン非含有）を用いた場合、主鎖に二重結合を多く含むことになるために、水蒸気およびガスバリア性が低下してしまった（比較例４）。熱可塑性エラストマー組成物のゴム硬度が８０以上となる組成では、疲労破壊が起こり、十分な耐屈曲性を示すことができなかった（比較例５）。

このように本発明により、ガスバリア性、水蒸気バリア性、耐屈曲性およびチューブ成形性に優れたインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物を得ることができた。

Claims

イソプレンブロックの少なくとも一部が３，４−ポリイソプレンで構成されたスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）と、
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）と、
ポリオレフィンと、
ポリブテンと
を含有することを特徴とするインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物。
ゴム硬度［ＪＩＳＫ６２５３タイプＡ］が３０以上８０以下であり、
透湿度［ＪＩＳＺ０２０８（カップ法）］が、厚さ０．５ｍｍのシート基準で２．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以下であり、
空気透過度［ＪＩＳＫ７１２６（差圧法）］が、厚さ０．５ｍｍのシート基準で２．５×１０^-10ｃｍ³・ｃｍ／ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物。
インク供給用チューブ材料として用いられる請求項１または２に記載のインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物。
シール部材として用いられる請求項１または２に記載のインクジェットプリンター用インク接液熱可塑性エラストマー組成物。