JP4701080B2 - 多層チューブ - Google Patents

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Description

本発明は、柔軟であり、かつ高い帯電防止性及び気体透過遮断性(ガスバリア性)を有する多層チューブに関する。
印刷機、測定機器、観測機器などの各種機器には、プリンタ部が備えられている場合が多く、このような機器におけるプリンタ部のインク供給用チューブは、インクが長時間滞留するという特徴を有している。従って、このようなインク供給用チューブには、インク内の気泡の発生や酸素によるインクの変質、インクに含まれる有機溶剤の揮散を防ぐために、気体透過遮断性(ガスバリア性)が求められる。
例えば、特開平9−58012号公報(特許文献1)には、ポリオレフィンで構成された内層と、エチレン含有量が25〜50モル%で、かつけん化度96モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体で構成された外層とを有する多層インク供給用チューブが開示されている。
また、特開平9−226152号公報(特許文献2)には、ポリオレフィンで構成された内層と、エチレン含有量が25〜50モル%で、かつけん化度が96モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体、及びポリエステル−ポリエーテルブロック共重合体エラストマーで構成された外層とを有する多層インク供給用チューブが開示されている。
さらに、特開平9−226153号公報(特許文献3)には、ポリオレフィンで構成された内層と、エチレン含有量が25〜50モル%で、かつけん化度が96モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体、及びポリエステル−ポリエーテルブロック共重合体エラストマーで構成された中間層と、ポリオレフィンで構成された外層とを有する多層インク供給用チューブが開示されている。
しかし、これらの多層チューブでは、チューブを構成する外層が、体積固有抵抗が高く帯電し易い熱可塑性樹脂で構成されているため、チューブ内をインクが流れることによってチューブ自体が帯電する。その結果、有機溶剤系インクの場合、帯電した静電気により、僅かに揮散した有機溶剤による引火事故が起こる可能性がある。さらに、電圧により制御されているインク吐出装置の誤動作を引き起こす場合がある。
一方、このような静電気による障害を克服するために、導電性チューブ又はホースとして、導電物質を含むホースや導電繊維を編みこんだホースが提案され、市販されている。例えば、特開平7−127769号公報(特許文献4)には、導電性物質を含有し、かつ体積抵抗が1×10Ω・cm以下である熱可塑性樹脂で構成された導電性の内層と、導電性物質を含有し、かつ体積抵抗が1×1011Ω・cm以下である熱可塑性樹脂で構成された導電性の外層とで構成された複層構造の導電性ホースが開示されている。この文献には、導電性物質として、カーボンブラックや、アルミニウムなどの金属粉末が記載されている。
しかし、この導電性ホースでは、導電物質がカーボンブラックや金属紛であるため、不透明となり、ホース内部の通過物を視認できない、また、カーボンブラックや金属紛といった無機充填材を多く含むため、チューブ自体が硬くなり、インク供給用チューブとしての柔軟性が低下する。さらに、導電繊維を編みこんだホースやチューブも知られているが、このようなホースやチューブでは、アース線を取り出し、導通するように設置しなくてはならず、工程が煩雑になる。
特開平9−58012号公報(請求項1、段落番号[0008]) 特開平9−226152号公報(請求項1、段落番号[0009]〜[0013]) 特開平9−226153号公報(請求項1、段落番号[0009]) 特開平7−127769号公報(請求項1、段落番号[0008][0010])
本発明の目的は、柔軟であり、かつ高い帯電防止性及び気体透過遮断性(ガスバリア性)を有する多層チューブを提供することにある。
本発明の他の目的は、透明性が高く、チューブ内の通過物を視認できる多層チューブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、煩雑な工程を経ることなく簡便に設置できる多層チューブを提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、多層チューブの厚み方向において、熱可塑性樹脂と高分子型帯電防止剤とで構成された帯電防止層と、ガスバリア性樹脂で構成されたガスバリア層とを組み合わせることにより、チューブの柔軟性、帯電防止性及び気体透過遮断性を向上できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の多層チューブは、厚み方向において複数の層で構成された中空チューブであって、前記複数の層が、熱可塑性樹脂(a1)及び高分子型帯電防止剤(a2)で構成された帯電防止層(a)と、ガスバリア性樹脂で構成されたガスバリア層(b)とを含む。前記熱可塑性樹脂(a1)は、オレフィン系樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーであってもよい。前記熱可塑性樹脂(a1)は、オレフィン系共重合体、スチレン系エラストマー及びオレフィン系エラストマーからなる群より選択された少なくとも1種であってもよく、特に、ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体とのブロック共重合体の水添物を含んでいてもよい。前記高分子型帯電防止剤(a2)は、オレフィン系ブロックと、親水性ブロックとのブロック共重合体で構成されていてもよい。前記熱可塑性樹脂(a1)と前記高分子型帯電防止剤(a2)との割合(重量比)は、例えば、熱可塑性樹脂(a1)/高分子型帯電防止剤(a2)=100/5〜100/50程度である。前記帯電防止層(a)の体積固有抵抗は、例えば、1×10〜1×10Ω・cm程度である。前記ガスバリア性樹脂は、ポリアミド系樹脂及び/又はビニル系樹脂であってもよく、特に、エチレン含有量が25〜50モル%で、かつけん化度が96モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体であってもよい。本発明の多層チューブは、最小曲げ半径が外径の1.5〜5倍程度である。本発明の多層チューブは、帯電防止層(a)が外層であり、ガスバリア層(b)が内層であり、外層と内層との間に、接着層が形成されていてもよい。本発明の多層チューブは、有機溶剤を含む液状物又は粉状物(特に有機溶剤を含むインク)を供給可能なチューブであってもよい。
なお、本願明細書では、「樹脂」又は「重合体」という語は、樹脂(重合体)単独の意味の他、添加剤などを含む樹脂(重合体)組成物の意味としても用いることがある。
本発明では、多層チューブの厚み方向において、高分子型帯電防止剤を含む帯電防止層と、ガスバリア層とを組み合わせているため、チューブの柔軟性、帯電防止性、気体透過遮断性(ガスバリア性)を向上できる。また、金属粉やカーボンブラックなどの無機充填剤を含まないため、透明性が高く、チューブ内の通過物を視認できる。また、高い帯電防止性を長期間に亘り保持できる。さらに、導電繊維を編み込んだホースなどとは異なり、煩雑な工程を経ることなく簡便に設置できる。
本発明の多層チューブは、厚み方向において複数の層で構成された中空チューブである。さらに、この複数の層は、帯電防止層(a)とガスバリア層(b)とを含む。本発明の多層チューブは、特に、帯電防止層(a)が外層であり、ガスバリア層(b)が内層であってもよく、さらに、外層と内層との間に、接着層(c)が形成されていてもよい。
[帯電防止層(a)]
帯電防止層(a)は、熱可塑性樹脂(a1)と高分子型帯電防止剤(a2)とで構成されている。
(a1)熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂(a1)には、オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂などが含まれるが、柔軟性、疎水性及び透明性の点から、オレフィン系樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーが好ましい。
(オレフィン系樹脂)
オレフィン系樹脂としては、オレフィンの単独又は共重合体が挙げられる。オレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、4−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン等のα−C2−16オレフィン(好ましくはα−C2−10オレフィン、さらに好ましくはα−C2−8オレフィン、特にα−C2−4オレフィン)などが挙げられる。これらのオレフィンは、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
オレフィン系樹脂は、オレフィンと共重合性モノマーとの共重合体であってもよい。共重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル[例えば、(メタ)アクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸C1−6アルキルエステル]、ビニルエステル類(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなど)、ジエン類(ブタジエン、イソプレンなど)などが例示できる。共重合性モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。共重合性モノマーの使用量は、オレフィン100重量部に対して、0〜100重量部、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜25重量部程度の範囲から選択できる。
これらのオレフィン系樹脂のうち、本発明では、オレフィン系共重合体が好ましい。
オレフィン系共重合体としては、複数種のオレフィン単位(炭素数2以上のオレフィン単位)で構成されていればよく、特に、エチレン単位と炭素数が3以上のα−オレフィン単位とで構成されたオレフィン共重合体が好ましい。
炭素数3以上のα−オレフィン系単量体としては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−オクタデセンなどが挙げられる。これらの単量体のうち、炭素数が4〜10のα−オレフィン(特に、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン)が好ましい。これらの単量体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
エチレンと、炭素数3以上のα−オレフィン系単量体との割合(モル比)は、例えば、エチレン/炭素数3以上のα−オレフィン系単量体=50/50〜99.5/0.5、好ましくは55/45〜99/1、さらに好ましくは60/40〜97/3(特に65/35〜95/5)程度である。
オレフィン系共重合体の具体例としては、例えば、エチレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−ヘキセンランダム共重合体、エチレン−オクテンランダム共重合体、エチレン−デセンランダム共重合体、エチレン−4−メチルペンテンランダム共重合体などが挙げられる。これらのオレフィン系共重合体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのオレフィン系共重合体のうち、エチレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−ヘキセンランダム共重合体、エチレン−オクテンランダム共重合体などのエチレン−α−C4−10オレフィンランダム共重合体が好ましい。
さらに、これらのオレフィン系共重合体は、メタロセン触媒を用いて重合して得られた重合体が好適である。メタロセン触媒(シングルサイト触媒、カミンスキー触媒ともいう)とは、メタロセン系遷移金属錯体と有機アルミニウム化合物とからなる触媒であり、無機物に担持されて使用されることもある。
オレフィン系共重合体のメルトフローレート値(190℃、2.16kg荷重(約21.17N))は、例えば、0.1〜30g/10分、好ましくは0.3〜10g/10分、さらに好ましくは0.5〜5g/10分程度である。
このようなオレフィン系共重合体の市販品としては、例えば、デュポン ダウ エラストマー社製「エンゲージ(ENGAGE)」、エクソン・ケミカル社製「イグザクト(EXACT)」(商品名)、住友化学工業(株)製「エスプレン(ESPRENE)SPO(商品名)のNシリーズ」などが挙げられる。
(熱可塑性エラストマー)
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。熱可塑性エラストマーの分子構造は、特に制限されず、トリブロック共重合体、星型ブロック共重合体、マルチブロック共重合体、グラフト共重合体、イオン架橋重合体等であってもよい。これらの熱可塑性エラストマーのうち、スチレン系エラストマー及び/又はオレフィン系エラストマーが好ましい。
(A)スチレン系エラストマー
スチレン系エラストマーとしては、軟質相が共役ジエン単位で構成され、かつ硬質相が芳香族ビニル単位で構成されていれば、特に限定されないが、なかでも、共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とのブロック共重合体、又はその水添物(水素添加物)が好適に使用される。このブロック共重合体は、具体的には、分子中にビニル芳香族化合物から得られた重合体ブロックAを2個以上有し、かつ共役ジエン化合物から得られた重合体ブロックBを1個以上有するブロック共重合体であり、ブロック構造は、例えば、以下の式(1)〜(3)で表される構造を有している。
(A−B)m (1)
[式中、mは1〜10の整数を表す]
(A−B)n−A (2)
[式中、nは1〜10の整数を表す]
[(A−B)m]p−X (3)
[式中、Xはカップリング剤残基を表し、mは1〜10の整数を表し、pは2〜4の整数を表す]
式(1)及び(2)で表される構造は、通常、リニア(直鎖状)型構造であり、式(3)で表される構造は、2〜4価のXから、2〜4個の(A−B)mブロック重合体が分岐して派生した星型(ラジアルテレブロック型など)構造である。なお、重合体ブロックAと重合体ブロックBの結合様式はこれらの形式に限定されず、線状と分岐状とを任意に組み合わせた構造であってもよい。
式(1)において、ブロックA及びブロックBの繰り返し数mは1〜10であるが、好ましくは1〜5、さらに好ましくは2〜4程度である。
式(2)において、ブロックA及びBの繰り返し数nは1〜10であり、好ましくは1〜5、さらに好ましくは1〜3程度である。
式(3)において、ブロックA及びブロックBの繰り返し数mは1〜10であるが、好ましくは1〜5、さらに好ましくは2〜4程度である。カップリング剤残基を構成するカップリング剤としては、ジカルボン酸アルキルエステル(例えば、アジピン酸ジエチル、安息香酸ジエチルなど)、ビニル基を有する炭化水素類(例えば、ジビニルベンゼンなど)、ハロゲン化無機化合物(例えば、四塩化ケイ素、四塩化スズ、ジメチルジクロロケイ素など)、ハロゲン化炭化水素類(例えば、1,2−ジブロモエタン、1,4−クロロメチルベンゼンなど)などが挙げられる。
このようなブロック共重合体において、芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン[例えば、ビニルトルエン(o−,m−又はp−メチルスチレン)、ビニルキシレン、p−エチルスチレン、p−イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレンなど]、ハロゲン置換スチレン(例えば、クロロスチレン、ブロモスチレンなど)、α位にアルキル基が置換したα−アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレンなど)、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンなどが挙げられる。これらの芳香族ビニル化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの芳香族ビニル化合物のうち、スチレン及び/又はα−メチルスチレンが好ましい。
共役ジエン化合物としては、例えば、1,3−ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−又は1,4−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。これらの共役ジエン化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの共役ジエン化合物のうち、1,3−ブタジエン及び/又はイソプレンが好ましい。
これらの単量体のうち、ハロゲン置換スチレンなどのハロゲン含有化合物は焼却すると環境に害となる物質が生じる場合があるため、ハロゲン不含有単量体を用いるのが好ましい。特に、チューブを構成するポリマーの全てをハロゲン不含有のポリマーで構成すると、焼却処理しても有害物質の発生が抑制されるため、環境面から好ましい。
共役ジエン化合物で構成された重合体ブロックBのミクロ構造(付加形式)は、特に限定されないが、重合体ブロックBがポリブタジエンで構成されたブロックである場合には、1,4結合量(シス−及びトランス−1,4付加)と、1,2結合量(1,2付加)との割合(重量比)が、例えば、1,4結合量/1,2結合量=95/5〜20/80、好ましくは90/10〜30/70、さらに好ましくは80/20〜40/60程度である。
また、重合体ブロックBがポリイソプレンで構成されている場合には、実質的に1,4−結合のみから構成されている場合であってもよく、また、3,4−結合が主体となり、1,4−結合が含まれている場合であってもよい。1,4結合量と、3,4結合量との割合(重量比)は、例えば、1,4結合量/3,4結合量=100/0〜20/80、好ましくは99/1〜25/75、さらに好ましくは97/3〜30/70程度である。さらに、3,4−結合以外に、1,2−結合が含まれていてもよい。1,2結合量の割合は、結合量の全体に対して、80重量%以下(例えば、1〜70重量%)、好ましくは5〜50重量%程度である。
芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との割合(重量比)は、例えば、芳香族ビニル化合物/共役ジエン化合物=1/99〜89/20、好ましくは5/95〜75/25、さらに好ましくは10/90〜65/35(特に15/85〜50/50)程度である。
本発明では、これらのスチレン系エラストマーのなかでも、共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とのブロック共重合体の水添物(水素ジエン系ブロック共重合体)が特に好ましい。
水添ジエン系ブロック共重合体の製造においては、耐熱性、耐候性の観点から、水素添加前のブロック共重合体における共役ジエン化合物に由来する不飽和二重結合の70%以上(好ましくは75〜99.9%、さらに好ましくは80〜99%程度)を水素添加することが好ましい。水添ブロック共重合体における重合体ブロックB中の不飽和二重結合量は、ヨウ素化測定、赤外分光光度計、核磁気共鳴装置などにより求めることができる。
さらに、水添ジエン系ブロック共重合体には、本発明の効果を損なわない限り、分子鎖中又は分子末端に、カルボキシル基、水酸基、酸無水物基、アミノ基、エポキシ基などの官能基を導入してもよい。
水添ジエン系ブロック共重合体は、例えば、次のような慣用のアニオン重合法によって製造できる。すなわち、開始剤(アルキルリチウム化合物など)を用いて、不活性有機溶媒(例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサンなどの炭化水素類など)中で、芳香族ビニル化合物、共役ジエン化合物を逐次重合する方法や、さらに、前述の多官能性カップリング剤を用いてラジアル型ブロック共重合体を形成する方法などにより、ジエン系ブロック共重合体が得られる。さらに、得られたジエン系ブロック共重合体を、慣用の方法に従って不活性有機溶媒(炭化水素類など)中で、水素添加触媒(オクテン酸ニッケル−トリエチルアルミニウムなど)の存在下で、水素添加することにより、水素添加ブロック共重合体を製造することができる。
このようにして得られた水添ジエン系ブロック共重合体は、硬度調整などの点から、オレフィン系樹脂、非芳香族系ゴム用軟化剤などを含んでいてもよい。オレフィン系樹脂としては、例えば、プロピレン系樹脂、エチレン系樹脂などが挙げられる。これらのオレフィン系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。非芳香族系ゴム用軟化剤としては、慣用の非芳香族系のゴム用軟化剤のいずれもが使用でき、なかでも、鉱物油、又は液状もしくは低分子量の合成軟化剤が好適に使用できる。市販品には、通常、このようなオレフィン系樹脂や軟化剤が含まれており、本発明では、このようなオレフィン系樹脂やゴム用軟化剤を含む水添ジエン系ブロック共重合体組成物も、水添ジエン系ブロック共重合体の概念に含める。
このような水添ジエン系ブロック共重合体の市販品としては、例えば、(株)クラレ製「セプトン」、「ハイブラー」などが挙げられ、このような水添ジエン系ブロック共重合体にポリオレフィン樹脂を配合した樹脂組成物として、クラレプラスチックス(株)製「セプトンコンパウンド」、リケンテクノス社製「レオストマー」、三菱化学(株)製「ラバロン」(いずれも商品名)などが挙げられる。
(B)オレフィン系エラストマー
オレフィン系エラストマーとしては、ソフトセグメントであるゴム成分と、ハードセグメントであるオレフィン系樹脂(エチレン系樹脂やプロピレン系樹脂など)とを主成分として有するエラストマーであれば特に限定されないが、本発明では、特に、オレフィン系ゴムとプロピレン系重合体とを主成分として有する組成物が好適である。
オレフィン系ゴムとしては、エチレン−プロピレン系共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)、エチレン−1−ブテン−非共役ジエン共重合体ゴム、プロピレン−1−ブテン−非共役ジエン共重合体ゴムなどのオレフィンを主成分とする弾性共重合体が挙げられる。
これらのオレフィン系ゴムを構成する非共役ジエンとしては、例えば、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネンなどが挙げられる。これらの非共役ジエンのうち、エチリデンノルボルネンが好ましい。
これらのオレフィン系ゴムは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのオレフィン系ゴムのうち、エチレン−プロピレン系共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体ゴムが好ましい。オレフィン系ゴムのより好ましい具体例としては、エチレン含量が55〜75重量%、非共役ジエン含有量が1〜10重量%のEPDMである。エチレン含量がこの範囲にあるEPDMは、押出成形性と柔軟性とのバランスに優れている。
プロピレン系重合体としては、プロピレンを主成分とする重合体であれば特に限定されないが、なかでも、ポリプロピレン、プロピレンと炭素数が2以上のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。炭素数が2以上のα−オレフィンの具体例としては、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、1−デセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテンなどが挙げられる。これらのα−オレフィンは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
オレフィン系エラストマーにおいて、オレフィン系ゴムとプロピレン系重合体との割合(重量比)は、例えば、オレフィン系ゴム/プロピレン系重合体=20/80〜80/20、好ましくは30/70〜70/30程度である。
オレフィン系エラストマーは、硬度調整などの点から、可塑剤として、非芳香族系の鉱物油または低分子量の合成軟化剤などを含んでいてもよい。市販品には、通常、このような可塑剤が含まれており、本発明では、このような可塑剤を含むオレフィン系エラストマー組成物も、オレフィン系エラストマーの概念に含める。
オレフィン系エラストマーのメルトフローレート値(230℃、10kg荷重(98N))は、例えば、1〜50g/10分、好ましくは3〜40g/10分、さらに好ましくは5〜30g/10分程度である。
このようなオレフィン系エラストマーの市販品としては、例えば、三菱化学(株)製「サーモラン」(商品名)、三井化学(株)製「ミラストマー」(商品名)、住友化学(株)製「住友TPE」、AESジャパン社製「サントプレーン」(商品名)、サンアロマ一(株)製「Adflex(キャタロイ)」(商品名)などが挙げられる。
本発明では、これらの熱可塑性樹脂の中でも、塩素や臭素などのハロゲン原子などを構成成分とせず、炭素原子及び水素原子を主たる構成成分とする熱可塑性樹脂を使用することにより、柔軟で、かつ環境負荷の少ない熱可塑性組成物が得られる。本発明では、炭素原子及び水素原子を主たる構成成分とする熱可塑性樹脂としては、炭素原子及び水素原子のみから構成されるものが好適であるが、これら以外の原子を多少含有していてもよい。
さらに、本発明では、熱可塑性樹脂は、経済性、ゴム弾性特性などの点から、水添ジエン系ブロック共重合体を含むのが好ましい。特に、流動性及び成形性の点から、水添ジエン系ブロック共重合体とオレフィン系重合体(特に、前記プロピレン系重合体など)との組み合わせを好ましく使用でき、両者の割合(重量比)は、例えば、水添ジエン系ブロック共重合体/オレフィン系重合体=100/0〜10/90、好ましくは90/10〜20/80、さらに好ましくは80/20〜30/70程度である。
熱可塑性樹脂(a1)は、さらに、本発明の目的を損なわない限り、耐熱性や耐候性の向上又は増量などを目的として、慣用の添加剤、例えば、無機充填剤(炭酸カルシウム、タルク、カーボンブラック、酸化チタン、シリカ、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウムなど)、無機又は有機繊維状物(ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維など)、安定剤(熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤)、難燃剤、粘着付与剤、帯電防止剤、滑剤、発泡剤、着色剤などを含んでいてもよい。
(a2)高分子型帯電防止剤
高分子型帯電防止剤(a2)は、高分子量(例えば、数平均分子量1000以上)の帯電防止剤であればよく、特に制限されないが、通常、オレフィン系ブロック及び/又はポリアミド系ブロックと、親水性ブロックとのブロック共重合体である。なかでも、本発明では、前記熱可塑性樹脂(a1)との相溶性などの点から、オレフィン系ブロックと親水性ブロックとのブロック共重合体が好ましい。オレフィン系ブロックと親水性ブロックとのブロック共重合体については、特開2001−278985号公報に記載されているポリマーを使用できる。
具体的に、オレフィン系ブロックと親水性ブロックとのブロック共重合体は、オレフィンブロックと親水性ポリマーのブロックとが、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、ウレタン結合、イミド結合を介して繰り返し交互に結合した構造を有している。
前記オレフィン系ブロックを構成するオレフィン系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテンなどのC2−6オレフィンが例示できる。これらのオレフィンのうち、エチレン及びプロピレンから選択された少なくとも一種が好ましく、特に、少なくともプロピレンを含むのが好ましい。オレフィン系単量体のうち、プロピレンの割合は80モル%以上(特に90モル%以上)が好ましい。ポリオレフィンブロックにおいて、オレフィン系単量体(C2−6オレフィン、特にエチレン及び/又はプロピレン)の含有量は、80モル%以上(特に90モル%以上)程度である。ポリオレフィンブロックの数平均分子量は、2000〜50000、好ましくは3000〜40000、さらに好ましくは5000〜30000程度である。
親水性ブロックを構成する親水性ポリマーには、例えば、ポリエーテル系ポリマー(又はノニオン性ポリマー)(ポリエーテル、ポリエーテル含有親水性ポリマーなど)、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマーなどが含まれる。より詳細には、ポリエーテルジオール及びその変性物、ポリエーテルジアミン及びその変性物、ポリエーテルセグメント形成成分としてポリエーテルジオールのセグメントを有するポリエーテルエステルアミド、同セグメントを有するポリエーテルアミドイミド、同セグメントを有するポリエーテルエステル、同セグメントを有するポリエーテルアミド、同セグメントを有するポリエーテルウレタン、非イオン性分子鎖で隔てられた2〜80個(特に3〜60個)のカチオン性基を分子内に有するカチオン性ポリマー、スルホニル基を有するジカルボン酸とジオール又はポリエーテルとを必須構成単位とし且つ分子内に2〜80個(特に3〜60個)のスルホニル基を有するアニオン性ポリマーなどが挙げられる。これらの親水性ポリマーは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
これらの親水性ポリマーのうち、ポリエーテル系ポリマーが好ましい。ポリエーテル系ポリマーを構成する親水性単量体としては、アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのC2−6アルキレンオキシド)、特にエチレンオキシドやプロピレンオキシドなどのC2−4アルキレンオキシドなどが好ましい。好ましい親水性ブロックとしては、ポリアルキレンオキシド(例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドなどのポリC2−4アルキレンオキシド)が好ましい。アルキレンオキシドの重合度は1〜300(例えば、5〜200)、好ましくは10〜150、さらに好ましくは10〜100(例えば、20〜80)程度である。
このようなブロック共重合体は、例えば、オレフィン系ブロックを変性剤で変性した後、親水性ブロックを導入することにより製造できる。例えば、ポリオレフィンを変性剤で変性して活性水素原子を導入した後、アルキレンオキシドなどの親水性単量体を付加重合することによって導入される。このような変性剤としては、例えば、不飽和カルボン酸又はその無水物((無水)マレイン酸など)、ラクタム又はアミノカルボン酸(カプロラクタムなど)、酸素又はオゾン、ヒドロキシルアミン(2−アミノエタノールなど)、ジアミン(エチレンジアミンなど)などが例示できる。これらの変性剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。このような変性剤を用いることにより、オレフィン系ブロックの両末端又は片末端(特に両末端)に、カルボニル基(特にカルボキシル基)、アミノ基、水酸基を導入することができる。これらのうち、変性のし易さの点から、カルボキシル基が好ましい。
高分子型帯電防止剤(a2)の好ましい具体例としては、ポリプロピレンと無水マレイン酸とを反応させて得られる変性ポリプロピレンとポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなど)とを触媒存在下でエステル化することによって得られるブロックポリマーなどが挙げられる。このようなブロックポリマーは、三洋化成工業(株)から、商品名「ペレスタット300」として、上市されている。
本発明では、このような高分子型帯電防止剤を用いるため、チューブの透明性を保持したまま、帯電防止性を向上できるとともに、高い帯電防止性を長期間に亘り保持できる。
高分子型帯電防止剤(a2)の添加量は、帯電防止層(a)の体積固有抵抗が1×10〜1×1012Ω・cm程度の範囲になるように適宜選択できる。例えば、熱可塑性樹脂(a1)と高分子型帯電防止剤(a2)との割合(重量比)は、例えば、熱可塑性樹脂(a1)/高分子型帯電防止剤(a2)=100/1〜100/100程度の範囲から選択でき、例えば、100/5〜100/50、好ましくは100/10〜100/45、さらに好ましくは100/15〜100/40程度である。
前記帯電防止層(a)の体積固有抵抗は、例えば、1×10〜1×1012Ω・cm、好ましくは1×10〜1×1010Ω・cm、さらに好ましくは5×10〜1×10Ω・cm(特に1×10〜1×10Ω・cm)程度である。帯電防止層(a)の体積固有抵抗が大きすぎると、帯電防止性能が十分ではなく、埃の付着やインク吐出部の装置の誤動作が発生する可能性がある。一方、体積固有抵抗が小さすぎると、電通し過ぎてチューブとして使用した際に短絡する可能性がある。
帯電防止層(a)の調製方法としては、特に限定されず、慣用の混合又は混練方法を用いることができる。例えば、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ブラベンダー、ヘンシェルミキサー、オープンロール、二一ダーなどの混練機又は混合機を用いて、各種成分を加熱溶融状態で混練する方法が挙げられる。
帯電防止層(a)の厚みは、帯電防止性が発現できれば特に限定されず、用途に応じてすればよいが、例えば、0.01〜10mm、好ましくは0.03〜5mm、さらに好ましくは0.05〜3mm(特に0.1〜1mm)程度である。
[ガスバリア層(b)]
ガスバリア層(b)は、ガスバリア性樹脂で構成されている。前記ガスバリア性樹脂としては、気体透過遮断性を有していれば特に限定されないが、例えば、ポリアミド系樹脂及び/又はビニル系樹脂などが挙げられる。これらのガスバリア性樹脂のうち、ビニルアルコール系樹脂や塩化ビニリデン系樹脂などのビニル系樹脂が好ましいが、機械的特性とガスバリア性とのバランスに優れるとともに、環境に対する負荷が小さい点から、ビニルエステル系共重合体のけん化物、特に、エチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物がさらに好ましい。
本発明では、エチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物は、エチレンと酢酸ビニルの共重合体中の酢酸ビニル単位を加水分解(けん化)したものであれば特に限定されないが、共重合体中のエチレン含有量は10〜70モル%程度の範囲から選択でき、例えば、20〜60モル%、好ましくは25〜50モル%、さらに好ましくは30〜45モル%程度である。さらに、共重合体のけん化度は、例えば、96モル%以上(例えば、96〜99.999モル%)、好ましくは98モル%以上(例えば、98〜99.99モル%)、さらに好ましくは99モル%以上(例えば、99〜99.95モル%)程度である。
このようなエチレン−酢酸ビニル共重合体は、ガスバリア性樹脂のとしての効果を損なわない限り、他の共重合性単量体で変性されていてもよい。共重合性単量体としては、例えば、α−オレフィン類(プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンなどのα−C2−10オレフィンなど)、(メタ)アクリル酸およびその塩、(メタ)アクリル酸エステル類[(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸C1−6アルキルエステルなど]、不飽和カルボン酸類[(無水)マレイン酸、フマル酸、(無水)イタコン酸など]、高級脂肪酸ビニルエステル(オレイン酸ビニルエステルなど)、ビニルエーテル類(メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなどのC1−10アルキルビニルエーテルなど)、(メタ)アクリルアミド及びその誘導体[(メタ)アクリルアミド、N−n−ブトキシメチルアクリルアミドなど]、カチオン基を有する単量体[N−(2−ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド又はその4級化物、N−ビニルイミダゾール又はその4級化物など]、ビニルアミド類(N−ビニルピロリドンなど)、ビニルシラン類(ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランなど)などが挙げられる。これらの共重合性単量体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。共重合体中における共重合性単量体の含有量は、例えば、20モル%以下、好ましくは0.01〜10モル%、さらに好ましくは0.05〜5モル%程度である。
このようなエチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物は、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの慣用の方法によって得られた重合体をけん化することにより製造できる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物のメルトフローレート値(190℃、2.16kg荷重(約21.17N))は、例えば、0.5〜50g/10分、好ましくは1〜30g/10分、さらに好ましくは2〜10g/10分程度である。
ガスバリア層(b)も、前記熱可塑性樹脂(a1)の項で例示された慣用の添加剤を含んでいてもよい。
ガスバリア層(b)の厚みは、気体透過遮断性が発現できれば特に限定されず、用途に応じてすればよいが、例えば、0.01〜10mm、好ましくは0.02〜3mm、さらに好ましくは0.03〜1mm(特に0.05〜0.5mm)程度である。
[接着層(c)]
接着層(c)は、前記帯電防止層(a)と前記ガスバリア層(b)とを接着可能な樹脂で構成されていればよく、例えば、ポリアミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系樹脂などの接着性樹脂で構成されていてもよい。これらの接着性樹脂のうち、前記帯電防止層(a)と前記ガスバリア層(b)との接着性の点から、変性オレフィン系樹脂が好ましい。
変性オレフィン系樹脂を構成するオレフィン系単量体としては、前記オレフィン系樹脂の項で例示されたα−オレフィンが例示できる。これらのα−オレフィンは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのα−オレフィンのうち、エチレン、プロピレン、1−ブテンなどのC2−6オレフィン(特にC2−4α−オレフィン)が好ましい。
変性オレフィン系樹脂は、通常、酸又はエポキシ変性オレフィン系樹脂であり、例えば、共重合、末端や側鎖の変性などにより、酸又はエポキシ基を導入した変性体であってもよい。さらに、本発明の変性オレフィン系樹脂は、ビニルエステル系単量体との共重合体又はそのケン化物であってもよい。
酸変性体の場合には、変性剤となる共重合性単量体としては、カルボキシル基を有する単量体(例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸などの脂肪族モノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸などの脂肪族ジカルボン酸など)、酸無水物基を有する単量体(例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などの脂肪族ジカルボン酸無水物、無水フタル酸などの芳香族ジカルボン酸無水物など)などが挙げられる。これらの単量体はアルキルエステル(メチル、エチルなどのC1−4アルキルエステルなど)であってもよい。
エポキシ変性体の場合には、変性剤となる共重合性単量体としては、例えば、グリシジル基を有する単量体(グリシジル(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテルなど)などが挙げられる。
ビニルエステル系単量体との共重合体の場合には、共重合性単量体としては、酢酸ビニルやプロピオン酸ビニルなどの脂肪族カルボン酸ビニルなどが挙げられる。
これらの共重合性単量体(変性剤)は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの共重合性単量体のうち、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、フマル酸、(無水)イタコン酸などの(無水)不飽和カルボン酸が好ましい。本発明では、特に、オレフィン系樹脂は、このような不飽和カルボン酸又はその誘導体で、グラフト共重合などにより変性されていてもよい。
変性剤(共重合性単量体)の割合は、樹脂中50重量%以下の範囲から選択でき、例えば、0.1〜40重量%、好ましくは0.5〜30重量%、さらに好ましくは1〜25重量%(特に、3〜20重量%程度)である。
変性ポリオレフィン系樹脂のうち、酸変性オレフィン系樹脂の具体例としては、例えば、エチレンと不飽和カルボン酸又はそのエステルとの共重合体[例えば、エチレン−無水マレイン酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸−無水マレイン酸共重合体など]、(無水)不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリオレフィン[例えば、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンなど]、アイオノマーなどが挙げられる。エポキシ変性オレフィン系樹脂の具体例としては、例えば、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート−スチレン共重合体などが挙げられる。ビニルエステル系単量体との共重合体としては、例えば、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のけん化物、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。これらの変性オレフィン系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの変性オレフィン系樹脂のうち、不飽和カルボン酸変性オレフィン系樹脂(例えば、無水マレイン酸でグラフト変性されたポリプロピレンなど)が好ましい。
変性オレフィン系樹脂のメルトフローレート値(190℃、2.16kg荷重(約21.17N))は、例えば、0.5〜50g/10分、好ましくは1〜30g/10分、さらに好ましくは2〜10g/10分程度である。
接着層(c)も、前記熱可塑性樹脂(a1)の項で例示された慣用の添加剤を含んでいてもよい。
接着層(c)の厚みは、例えば、0.01〜10mm、好ましくは0.05〜5mm、さらに好ましくは0.1〜3mm(特に0.2〜1.5mm)程度である。
[多層チューブ]
本発明の多層チューブは、少なくとも前記帯電防止層(a)と前記ガスバリア層(b)とを含む複数の層構造であればよいが、帯電防止層(a)を外層とし、ガスバリア層(b)を内層とし、さらに内層と外層の間に接着層を設けた三層構造が好ましい。
本発明の多層チューブは、外径及び内径は、特に限定されず、用途に応じて選択できるが、例えば、プリンタのインク供給チューブとして利用する場合、外径は3〜10mm(特に4〜8mm)程度であり、内径は2〜6mm(特に2.5〜5.5mm)程度である。外径と内径との差(チューブの厚み)が大きすぎると、透明性が低下するため、外径と内径との差は0.5〜5mm(特に1〜3mm)程度である。
本発明の多層チューブは、適度な強度を保持するとともに、柔軟性にも優れている。具体的には、JIS B8381法における最小曲げ半径が、例えば、チューブ外径の1.5〜5倍、好ましくは1.6〜4倍、さらに好ましくは1.7〜3.5倍(特に1.8〜3倍)程度である。最小曲げ半径が、チューブ外径に対して小さすぎると、チューブの強度が低く、大きすぎると、チューブの柔軟性が低下し、配管時の取り回しが困難になったり、曲げた際にチューブに皺がよったりする。
本発明の多層チューブは、全光線透過率が5〜95%程度の範囲であり、通常、透明性が高い。多層チューブの全光線透過率は、好ましくは10〜90%(例えば、30〜85%)、さらに好ましくは40〜90%(特に50〜85%)程度である。
本発明の多層チューブは、慣用の方法、例えば、前記帯電防止層(a)と、前記ガスバリア層(b)と、必要に応じて、他の層(接着層(c)など)とを複層押出成形(共押出成形)することにより得ることができる。
本発明の多層チューブは、水又は有機溶剤を含む液状物(流体)、粉状物を搬送するための用途、例えば、水や有機溶媒を含む工業用液状物や、飲料や液状食品などの食用液状物、塗装用粉体などの工業用粉状物、粉末食品などの食用粉状物を搬送するための用途に使用できる。特に、本発明の多層チューブは、流体や粉体のチューブ内部を通過することに伴って発生する静電気の発生を抑制し、ゴミの付着や引火を防止できるため、インクを搬送する用途、食品を移送する用途、静電塗装用粉体を輸送する用途に好適である。さらに、本発明の多層チューブは、ガスバリア層が通過物の酸化、溶剤の揮散を抑制できるため、液状物がチューブ内で長時間滞留する用途、例えば、印刷機、測定機器、観測機器などの各種機器のプリンタ部(特にインクジェットプリンタ部)に備えられるインクを搬送(供給)する用途に特に適している。インクは水性インクであってもよいが、有機溶媒を含む油性インキが通常使用される。
本発明をより具体的かつ詳細に説明するために以下に実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例で使用した成分の詳細と、実施例で得られた多層チューブの性能評価の測定方法とを以下に示す。なお、実施例中の「部」及び「%」は、特にことわりのない限り、重量基準である。
[成分の内容]
(オレフィン系共重合体)
デュポンダウエラストマー社製、商品名「エンゲージ8540」、エチレン−オクテン共重合体、結晶化度:34%、メルトフローレート(MFR):1g/10分(190℃、2.16kg荷重(約21.17N))
(水添ブロック共重合体)
(株)クラレ製、商品名「ハイブラー7125」、スチレン−水添ビニルイソプレン−スチレンブロック共重合体、3,4−結合:約60%、1,4−結合:約40%、スチレン含有量20%
(ポリオレフィン)
三井化学(株)製、商品名「三井ポリプロピレンF327」、エチレンランダム共重合体、MFR:6g/10分(230℃、2.16kg荷重(約21.2N))
(オレフィン系エラストマー)
三井化学(株)製、商品名「ミラストマー8030N」、ポリプロピレン/オレフィンゴム組成物、MFR:15g/10分(230℃、10kg荷重(98N))
(高分子型帯電防止剤)
三洋化成工業(株)製、商品名「ペレスタット300」、不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン−ポリアルキレングリコールブロック共重合体
(EVOH)
(株)クラレ製、商品名「クラレエバールE105B」、エチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物、エチレン含有量(共重合率):44モル%、MFR:5.5g/10分(190℃、2.16kg荷重(約21.17N))
(変性ポリオレフィン)
三菱化学(株)製、商品名「モディックAP F534A」、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン。
[帯電防止性]
多層チューブにエチレングリコール−n−ブチルエーテルアセテートを流速1リットル/分で10分間流した後の多層チューブの帯電電圧を測定し、以下の基準で評価した。
○:帯電ほとんどなし(電圧0.1kV以下)
×:帯電あり(電圧0.1kVを超える)。
[気体透過遮断性(ガスバリア性)]
1m長の多層チューブに脱気した水を入れ、500時間室温放置後、水中のガス濃度(空気)をガスクロマトグラフィ(日立製作所(株)製、商品名「G−3900」)で測定し、以下の基準で評価した。
○:100ppm以下
×:100ppmを超える。
[最小曲げ半径]
JIS B8381に準拠して作製した多層チューブの最小曲げ半径を測定した。
帯電防止層の製造例
二軸押出機(口径46mm、L/D=46)を使用して、表1に示す配合に従って、各構成成分を200℃で溶融混練し、ペレット状の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物を得た。各々の組成物の体積固有抵抗は日本ゴム協会標準規格SRIS 2304に準拠して測定した。
Figure 0004701080
実施例1〜3及び比較例1
外層として、上記製造例で得た組成物を用い、内層として、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物(EVOH)を用い、中間接着層として、変性ポリオレフィンを用いて、表2に示す構成で単軸押出機(外層用:IKG社製、内層用:IKG社製)にて外径6mm、内径4mmの多層チューブを成形した。得られた多層チューブについて、評価試験を行った結果を表2に示す。
Figure 0004701080
表2の結果から明らかなように、実施例の多層チューブは、帯電防止性、気体透過遮断性とも良好であった。これに対して、比較例の多層チューブは、外層を構成する樹脂組成物の体積固有抵抗値が大きすぎるため、帯電防止性が低い。

Claims (10)

  1. 最小曲げ半径が外径の1.5〜5倍であり、かつ厚み方向において複数の層で構成された中空チューブであって、前記複数の層が、熱可塑性樹脂(a1)及び高分子型帯電防止剤(a2)で構成された帯電防止層(a)と、ガスバリア性樹脂で構成されたガスバリア層(b)とを含む油性インキ搬送チューブ。
  2. 熱可塑性樹脂(a1)が、オレフィン系樹脂及び熱可塑性エラストマーから選択された少なくとも一種である請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  3. 熱可塑性樹脂(a1)が、オレフィン系共重合体、スチレン系エラストマー及びオレフィン系エラストマーからなる群より選択された少なくとも1種である請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  4. 熱可塑性樹脂(a1)が、ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体とのブロック共重合体の水添物を含む請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  5. 高分子型帯電防止剤(a2)が、オレフィン系ブロックと、親水性ブロックとのブロック共重合体で構成されている請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  6. 熱可塑性樹脂(a1)と高分子型帯電防止剤(a2)との割合(重量比)が、熱可塑性樹脂(a1)/高分子型帯電防止剤(a2)=100/5〜100/50である請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  7. 帯電防止層(a)の体積固有抵抗が、1×10〜1×10Ω・cmである請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  8. ガスバリア性樹脂が、ポリアミド系樹脂及びビニル系樹脂からなる群より選択された少なくとも1種である請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  9. ガスバリア性樹脂が、エチレン含有量が25〜50モル%で、かつけん化度が96モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体である請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
  10. 帯電防止層(a)が外層であり、ガスバリア層(b)が内層であり、外層と内層との間に接着層が形成されている請求項1記載の油性インキ搬送チューブ。
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