JP4753221B2

JP4753221B2 - シート状繊維集合体およびその製造方法

Info

Publication number: JP4753221B2
Application number: JP2001008270A
Authority: JP
Inventors: 康行熊谷; 裕樹伊東
Original assignee: Inoac Corp; Inoac Technical Center Co Ltd
Current assignee: Inoac Corp; Inoac Technical Center Co Ltd
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: JP2002212869A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート状繊維集合体およびその製造方法に関し、更に詳細には、インク吐出型プリンタに使用され、インクヘッドに残留するインク等を好適に除去し得るシート状繊維集合体と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、コンピュータやデジタルカメラ等を使用した電子映像技術の普及に伴い、これら映像を手軽に出力する機器としてインクジェットプリンタが好適に使用されている。このインクジェットプリンタについて概略を述べれは、映像を小さい点(以下ドットと云う)の集まりとして捉え、微細なノズルからインクを微少な液滴として吐出することで該ドットを印刷し、所望の映像を表現・出力するものである。
【０００３】
前記インクジェットプリンタに使用されるインクは、所定のインクタンク内に貯留されており、印刷時に専用のインクヘッドから所要量吐出される構造となっているが、印刷媒体に液状であるインクを使用するために、使用中に空気等の気泡が混入する等して以後の印刷に悪影響を及ぼす畏れがある。このような場合には、前記インクを大量にインクヘッドから吐出する、所謂クリーニングを行なうことで前記気泡を除去していた。
【０００４】
しかし前述のように気泡を除去する場合、大量のインクが吐出されるためにインクヘッドが該インクにより汚染されていまい、そのままでは以後の印刷が良好に行なえなくなる。また前記インクには、例えば吐出後直ぐに乾燥し得る速乾性等の様々な物性を備えているため、気泡除去等のために余分に吐出されたインクは、できる限り短時間の内に除去する必要がある。
【０００５】
このため通常のインクヘッド部は、図５に示す如く、インクヘッド５０に直接接触することによって、残留したインクを掻き取り除去するゴム製のブレード５４と、該インクヘッド５０におけるブレード５４の残留インク除去に係る移動方向両側に設けられ、掻き取った後に該ブレード５４の表面に残留しているインクを速やかに吸収除去する吸収体５２,５２とから構成される。
【０００６】
前記ブレード５４および吸収体５２,５２の働きを説明すると、図５(ａ)に示す如く、通常印刷位置において、クリーニング作業を行なったインクヘッド５０のインク吐出側である下側には余分なインクが残留してしまう。そして図５(ｂ)に示す如く、前記インクヘッド５０の下側に貯まった残留インクをブレード５４が接触して掻き取る。大部分の残留インクは、前記ブレード５４の表面にも残らず所定のインク吸収部材(図示せず)に吸収され、ごく少量のインクは該ブレード５４の表面に付着することになる。この前記ブレード５４の表面に付着したインクは、図５(ｃ)に示す如く、前記インクヘッド５０の両側に設けられた何れかの吸収体５２に接触することで該吸収体５２に吸収され、該ブレード５４の表面は残留インクのない初期の状態に戻る。前述の如く、前記吸収体５２は、インクヘッド５０のブレード５４移動方向両側に設けられているので、該ブレード５４による除去が何れの側から始まっても、該インクヘッド５０の掻き取り後直ぐに吸収体５２による吸収がなされる。
【０００７】
前記インクヘッド５０におけるインク吐出部位は決まっているため、該インクヘッド５０において残留インクが貯まる部位、ブレード５４において該残留インクが付着する部位および吸収体５２において残留インクが吸収される部位は決められた部分に限定される。
【０００８】
また前記吸収体５２は、フェルトもしくはパルプの不織布等の吸収力の良好な材質を素材とし、それを型抜き等して所要形状として使用されている。またこの吸収体については、近年のプリンタ本体の小型化に伴う小型化への要望がなされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまで採用されてきた前述の素材の場合、吸収された残留インクが、図６に示す如く、吸収された残量インクが(図６(ａ)参照)、吸収された部位近傍にだけ留まり他の部位にまで広がることがなく(図６(ｂ)参照)、部分的に該残留インクが飽和していた。この現象は以下のように推論される。すなわち前記吸収体５２を構成する繊維による毛細管現象(これによって得られる力を、以下毛管力という)により、吸収された残留インクは前記吸収体５２の表面部だけには留まらず、内部に浸透する。しかし毛管力を発現する各繊維は所定の間隔をあけた空隙だらけの状態(低密度)で該吸収体５２が構成されているので、該空隙中に保持された残留インクは該繊維から離れているため毛管力も及ばす、その部位に留まってしまう。すなわち、拡散浸透力に欠けることになってしまう。
【００１０】
このような現象のため、充分な毛管力を発揮し得る繊維を使用した吸収体であっても、拡散浸透力に欠け、体積全体を効率的に使用できない(実効吸収力が小さい)ために、残留インクの充分な除去が困難となることがあった。この問題を回避するためには、前記吸収体５２の厚さをより厚いものとすればよいが、この場合、プリンタの小型化を充分に達成し得なくなる。すなわち、要求される残留インクの実効吸収力を達成する場合にはある程度以上の大きさが必要となり、大きさを制限した場合には、充分な実効吸収力が達成できない欠点が指摘されていた。
【００１１】
【発明の目的】
この発明は、従来技術に係る問題点に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、繊維を積層・成形して得られる繊維集合体に対して、更なる圧縮を施して、該繊維集合体の骨格部分を構成する該繊維と、この繊維間の空隙に吸収されるインクとの接触を促進することで、拡散浸透力を増大させて該インクの実効吸収力を向上させたシート状繊維集合体と、このシート状繊維集合体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明に係るシート状繊維集合体は、
素材となる繊維を積層させて綿状積層体とし、これに熱融着および熱圧縮を施して得られるシート状繊維集合体であって、
前記繊維は、内側に配置されて、結晶性ポリプロピレンからなる芯部材と、該芯部材の外側に配置されて、該結晶性ポリプロピレンより低融点のポリエチレンからなる鞘部材とから構成され、この繊維を積層した綿状積層体に加熱用空気を通過接触させて鞘部材を溶融することで該鞘部材同士が熱融着され、
前記繊維の繊維径を１〜７デシテックスの範囲に設定し、
シート状繊維集合体の密度を少なくとも０.１５ｇ/ｃｍ³以上に設定すると共に、該シート状繊維集合体に界面活性剤からなる浸透助材を付与したことを特徴とする。
【００１３】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るシート状繊維集合体の製造方法は、
素材となる繊維を積層させて綿状積層体とし、これに熱融着および熱圧縮を施してシート状繊維集合体を製造する方法において、
前記繊維は、内側に配置されて、結晶性ポリプロピレンからなる芯部材と、該芯部材の外側に配置されて、該結晶性ポリプロピレンより低融点のポリエチレンからなる鞘部材とから構成され、この繊維を積層した綿状積層体に加熱用空気を通過接触させて鞘部材を溶融することで該鞘部材同士を熱融着し、
前記綿状積層体に熱融着を施して得た繊維集合体の両側に離型紙を介在させ、
これら離型紙を介して熱圧縮した後、該離型紙を除去し、
加圧により得られたシート状繊維集合体に、界面活性剤からなる浸透助材を含浸により付与するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るシート状繊維集合体およびその製造方法につき、好適な実施例を挙げて製造方法と共に、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００１５】
本発明の好適な実施例に係るシート状繊維集合体１０は、図１に示す如く、相互に融着された所要径の複数の繊維１２を所定厚さに加工したものである。
【００１６】
前記シート状繊維集合体１０の製造方法は、図２に示す如く、前記繊維１２を所定形状とする型綿を行ない、得られた綿の積層物(以下綿状積層物と云う)を加熱することで仮成形した繊維集合体を得る型綿・融着段階Ｓ１、得られた繊維集合体を更に圧縮する熱圧縮段階Ｓ２、後加工段階Ｓ３および最終段階Ｓ４とから基本的になる。
【００１７】
前記型綿・融着段階Ｓ１は、前記シート状繊維集合体１０を好適に作製し得る繊維１２を綿状に加工し、必要な目付量を得るために得られた綿状積層体を必要に応じてクロスレイヤー等の方法により積層させ、次いでこの綿状積層体を所定の成形密度の繊維集合体とする段階である。
【００１８】
前記繊維１２としては、図３に示す如く、その内側に結晶性ポリプロピレンが使用された芯部材１２ａが、その外側に該結晶性ポリプロピレンより低融点のポリエチレンが使用された鞘部材１２ｂが夫々配置され、熱融着性を発現する複合繊維が好適に使用される(図３(ａ)参照)。この繊維１２の特徴は、所定の熱を加えることで外側の鞘部材１２ｂが熱溶融し、近傍にある芯部材１２ａ同士が溶融した該鞘部材１２ｂにより互いに接着されて繊維集合体１６を容易に形成する(図３(ｂ)参照)点にある。すなわち、複数の前記芯部材１２ａが繊維集合体１６の骨格を形成し、該芯部材１２ａの間には微細な空隙１４が多数存在する低密度な繊維集合体１６が得られる。なお前記芯部材１２ａの材質は、殊に限定されるものではないが、周りの繊維１２との接着に際し加えられる熱等の変化に対して、繊維径が変動しないものであれば如何なるものでも採用し得る。
【００１９】
クロスレイヤーで積層された綿状積層体に加熱により融着を施す手段としては、素材となる繊維を積層して略均一な厚さのシート状物とし、これに加熱用空気を通過接触させることで通気状態を保持しつつ均一に昇温させて所定厚さにする方法である。この通気法は、得られる繊維集合体１６の部位による密度のばらつきを最小限とする特徴を有し、これによって後述する熱圧縮段階Ｓ２で限界近くまで圧縮した際の前記芯部材１２ａの形状的つぶれを抑制できる。加えられる温度としては、前記鞘部材１２ｂが溶融して前記綿状積層体が繊維集合体１６としての形状を保持し得る程度が好適であり、本実施例の場合、１２０〜１３５℃程度が目安となっている。
【００２０】
また前記繊維１２の繊維径としては、細ければ細いほど毛管力により、強い浸透力を発揮し得るが、細すぎると繊維としての機械的強度が低下するため、１〜７デシテックス程度の繊維径が好適である。なお、ここで使用した単位(デシテックス)は、国際標準化機構(ＩＳＯ)の規定される合成繊維または化学繊維の太さを示す単位であり、繊維１０,０００メートル当たり１グラムの場合を１デシテックスとしている。本実施例で好適に使用している結晶性ポリプロピレンの芯部材１２ａと、低融点ポリエチレンの鞘部材１２ｂとからなる繊維１２の場合、約１０μｍが１デシテックスに相当する。
【００２１】
前記繊維集合体１６は、その成形密度が０.０２〜０.０７ｇ/ｃｍ³の範囲、好適には０.０４〜０.０６ｇ/ｃｍ³程度の範囲になるように成形される。この成形密度が０.０２ｇ/ｃｍ³未満であると、最終的にシート状繊維集合体１０を得たときに前記繊維１２の密集度が低く過ぎて高い拡散浸透力が維持できず、また０.０７ｇ/ｃｍ³を越えると該繊維１２の密集度が高過ぎて、拡散浸透力が高く実効吸収力が充分であっても、残留インクの充分な吸収量を確保し得なくなる可能性がある。
【００２３】
次に行なわれる熱圧縮段階Ｓ２は、前記型綿・融着段階Ｓ１で得られた繊維集合体１６に熱圧縮を施すことで前述した毛管力(繊維径)を損なうことなく限界近くまで圧縮したシート状繊維集合体１０を得る段階である。
【００２４】
具体的には、図４に示す如く、熱圧縮加工を施す前記繊維集合体１６の圧縮方向両側を離型紙２０,２０で挟み、該離型紙２０,２０を介して、例えば電熱ヒータ等の加熱手段２２ａを備えたプレス機等の加圧手段２２,２２により、所定の圧力下に前記鞘部材１２ｂが充分に溶融する温度を一定時間保持することで行なわれる。本実施例の場合、温度１３５℃、加圧力８ＭＰａおよび保持時間６０秒の条件により本熱圧縮段階Ｓ２が行なわれる。
【００２５】
前記離型紙２０は、▲１▼加圧加熱後に得られるシート状繊維集合体１０が、加熱化で溶融した前記鞘部材１２ｂにより、加圧手段２２に対して熱融着しないように、▲２▼殊に加熱時に繊維集合体１６の全体が均一に加熱されるように用いられる一つの手段であり、例えばウレタンフォームまたはメッシュ加工ペットシート等の比熱が大きく、かつ離型性がよいシート状物が好適に採用されている。
【００２６】
この熱圧縮段階Ｓ２を施すことで得られるシート状繊維集合体１０は、その密度が０.１５〜０.５ｇ/ｃｍ³程度、すなわち前記繊維集合体１６に較べて密度が７〜１０倍にまで高められており、該シート状繊維集合体１０の骨格である芯部材１２ａと、該芯部材１２ａの隙間である空隙１４との比は、１／７〜１／１０にまで低下している。これは前記空隙１４に吸収されたインク液滴等が、前記芯部材１２ａの毛管力により容易に他の部位へ拡散浸透することを意味し、その度合いは密度が高いほど、すなわち前記繊維集合体１６からの圧縮率が高いほど顕著となる。
【００２７】
この拡散浸透力の増大に伴い、残留インクを吸収した部位だけでなく、該部位を中心としたその周りにも該インクが拡散するようになる。この結果、シート状繊維集合体１０の体積全体がインクの吸収に効率的に使用され、大きな実効吸収力を発現し得る。これはその厚さが薄く体積的に小さなシート状繊維集合体であっても、実効吸収力が高く充分なインク吸収能を発揮し得ることを意味している。
【００２８】
しかし前述の密度については、高くし過ぎる、すなわち熱圧縮段階Ｓ２で掛ける圧力が高過ぎると、骨格部分である前記芯部材１２ａ自体まで変形が及び、その結果として部位により毛管力が変動してしまい均一かつ高い拡散浸透力が得られなくなってしまう。これは前述した如く、毛管力が繊維径によって決定されるためである。
【００２９】
本実施例で製造されるシート状繊維集合体１０の厚さは、取り付けられるインクヘッドの大きさ等から１ｍｍ以下、好適には０.５ｍｍ程度であることが望まれているが、この厚さは、本熱圧縮段階Ｓ２で施される圧縮率と、前記繊維集合体１６の厚さを調整とにより決定される。具体的には、圧縮率を１０とすれば、前記繊維集合体１６を前もって５ｍｍの厚さとしなければならない。このため本熱圧縮段階Ｓ２に先立って、前記繊維集合体１６を所要厚さにスライスする段階が付加される場合もある。
【００３０】
前記シート状繊維集合体１０は、本熱圧縮段階Ｓ２と、前述の型綿・融着段階Ｓ１との２段階に分けて加熱状態下に所要の圧縮を施されるものであるが、これを該型綿・融着段階Ｓ１だけで行なおうとする場合、以下の難点が指摘される。すなわち、▲１▼最終的に得られる前記シート状繊維集合体１０の寸法安定性が低いものとなり、その表面が波を打ったようになったり、部位による厚みの差違、所謂厚み勾配が発生して歩留まりが低下する、▲２▼前記シート状繊維集合体１０を製造する際に一度に施される圧縮率が大きくなってしまい、前記型綿・融着段階Ｓ１に必要とされる設備が大型化してしまう。
【００３１】
次の後加工段階Ｓ３は、ここまでの段階を経て得られたシート状繊維集合体１０に対して浸透助材を付与・乾燥させ、化学的に浸透性を増大させるものであり、使用されるプリンタのインク種類等により選択的に施される段階である。
【００３２】
前記浸透助材としては、イオン系または非イオン系の界面活性剤が好適であり、吸収すべきインク液滴の表面張力を低下させて濡れ性を向上させ、結果として浸透性を向上させるものである。一般的に前記浸透助材の付与は、前記シート状繊維集合体１０の全体に施し得るように含浸等の手段で行なわれる。また前記浸透助材に求められる他の物性としては、濡れ性の径時的変化の度合いを示す再湿潤性等が挙げられる。
【００３３】
ここまでの各段階Ｓ１、Ｓ２およびＳ３を経ることで、所望の厚さおよび拡散浸透性を有するシート状繊維集合体を得ることができる。最終的に施される最終段階Ｓ４は、前記シート状繊維集合体１０に対して、所定形状への最終加工および所定の検査等を施して完成品とする段階である。
【００３４】
このようにして得られたシード状繊維集合体は、その体積を有効に使用すると共に、インク等の液状物を非常に強力に吸収する特徴を有する。このような特徴を生かした使用用途として、インク吸収体の他、冷蔵庫の湿度コントローラー、エアコンの加湿エレメント、結露防止パネル、保湿用液体の保持体、芳香剤の芯部材またはスタンプパット等が挙げられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明のシート状繊維集合体およびその製造方法によれば、繊維を積層・融着して得られる繊維集合体に対して更なる圧縮を施し、拡散浸透力を増大させることで残留インクの実効吸収力を向上させたシート状繊維集合体が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るシート状繊維吸収体を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】実施例に係るシート状繊維集合体を作製する工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施例に係る繊維に熱を加える際の状態を一部切り欠いて示す状態図である。
【図４】実施例に係る熱圧縮段階を示す状態図である。
【図５】繊維集合体を吸収体として使用したプリンタのインク掻き取り工程を示す工程図である。
【図６】従来の吸収体へのインク吸収状態を示す状態図である。
【符号の説明】
１０シート状繊維集合体
１２繊維
１２ａ芯部材
１２ｂ鞘部材
１６繊維集合体
２０離型紙

Claims

素材となる繊維(12)を積層させて綿状積層体とし、これに熱融着および熱圧縮を施して得られるシート状繊維集合体であって、
前記繊維(12)は、内側に配置されて、結晶性ポリプロピレンからなる芯部材(12a)と、該芯部材(12b)の外側に配置されて、該結晶性ポリプロピレンより低融点のポリエチレンからなる鞘部材(12b)とから構成され、この繊維(12)を積層した綿状積層体に加熱用空気を通過接触させて鞘部材(12b)を溶融することで該鞘部材(12b)同士が熱融着され、
前記繊維(12)の繊維径を１〜７デシテックスの範囲に設定し、
シート状繊維集合体(10)の密度を少なくとも０.１５ｇ/ｃｍ³以上に設定すると共に、該シート状繊維集合体(10)に界面活性剤からなる浸透助材を付与した
ことを特徴とするシート状繊維集合体。
前記シート状繊維集合体(10)の厚さは、１ｍｍ以下に設定される請求項１記載のシート状繊維集合体。
素材となる繊維(12)を積層させて綿状積層体とし、これに熱融着および熱圧縮を施してシート状繊維集合体を製造する方法において、
前記繊維(12)は、内側に配置されて、結晶性ポリプロピレンからなる芯部材(12a)と、該芯部材(12b)の外側に配置されて、該結晶性ポリプロピレンより低融点のポリエチレンからなる鞘部材(12b)とから構成され、この繊維(12)を積層した綿状積層体に加熱用空気を通過接触させて鞘部材(12b)を溶融することで該鞘部材(12b)同士を熱融着し、
前記綿状積層体に熱融着を施して得た繊維集合体(16)の両側に離型紙(20,20)を介在させ、
これら離型紙(20,20)を介して熱圧縮した後、該離型紙(20,20)を除去し、
加圧により得られたシート状繊維集合体(10)に、界面活性剤からなる浸透助材を含浸により付与するようにした
ことを特徴とするシート状繊維集合体の製造方法。
前記熱圧縮の加圧条件は、温度１２０〜１４０℃および圧力７〜９ＭＰａの範囲に設定される請求項３記載のシート状繊維集合体の製造方法。