JPH0732613A

JPH0732613A - インク保持体及びそのインク保持体を充填したインク収納容器

Info

Publication number: JPH0732613A
Application number: JP5202840A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamamoto; 敏博山本; Koji Enomoto; 晃司榎本; Nobuhito Kitamura; 信人北村
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-02-03
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JP3346608B2

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット方式のプリンタ等に使用され
る、内部にインク保持体が充填されたインク収納容器で
あって、解体することなくインク保持体も含めて粉砕、
再溶融するなどして容易に再利用することのできるイン
ク収納容器を提供する。【構成】分子量２０００のポリエーテルポリオール１
００重量部に触媒としてトリエチルアミンを１重量
部、、整泡剤としてシリコーン化合物を１重量部及びＮ
ＣＯ含量２９．０重量％に調整されたアロハネート変性
ＴＤＩを所定量（イソシアネート指数＝１００）加えて
攪拌し、発泡させて得られる熱溶融性ポリウレタンフォ
ームを融膜処理し、このフォームを使用してインク保持
体を加工し、これをポリスチレンからなる容器内に充填
してインク収納容器を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット方式の
プリンタなどの印字ヘッドに供給されるインクを保持す
るためのインク保持体及びそのインク保持体を内部に充
填した、素材の再利用が容易なインク収納容器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式のプリンタ、複写機
及びファクシミリ等ではインクの供給を円滑にするた
め、ポリウレタンフォームからなるインク保持体を熱可
塑性樹脂からなるインク収納容器の内部に充填したもの
が使用されている（特開平５−３８８１６号公報）。ま
た、ポリウレタンフォームの代わりに熱可塑性樹脂製合
成繊維からなる綿、フェルト等も使われている。ポリウ
レタンフォームはインクを保持できる空孔部分の容積が
大きく、且つ、圧縮永久歪が小さいためインク収納容器
中でその形状を維持する能力に優れる。しかし、これま
でインク保持体として使用されている通常のポリウレタ
ンフォームは熱硬化性であるため再利用が難しく、ま
た、熱可塑性樹脂からなるインク収納容器を再利用する
ためには、該容器を解体して容器中のインク保持体を取
り出さなければならず、この面倒な解体作業をして容器
を回収しても経済的なメリットはあまりない。一方、熱
可塑性樹脂製合成繊維からなる綿、フェルト等は、イン
ク収納容器とともに溶融して再利用ができ、特に繊維と
同じ樹脂からなる容器を使用すれば再利用がより容易と
なり好ましい。しかし、上記綿、フェルトはインクを保
持できる空孔容積が小さく、また、剛性が低く形状が維
持され難いため、インクと接触しているうちに永久変形
を生じてインクを保持する容積が更に減少し、安定した
インクの供給が持続されない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
インク保持体及びインク収納容器の問題点を解決し、良
好なインクの保持能力が長期間維持されるとともに、イ
ンク収納容器を解体することなく、容器中に充填された
インク保持体も含めて、インク収納容器全体を容易に再
利用することのできるインク保持体及びインク収納容器
を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本第１発明のインク保持
体は、アロハネートイソシアネートとポリオールとを主
成分とする発泡性組成物を発泡させて得られる熱溶融性
ポリウレタンフォームからなることを特徴とする。ま
た、第２発明は、上記アロハネートイソシアネートのア
ロハネート転換率が４０〜７０重量％であり、上記熱溶
融性ポリウレタンフォームの熱溶融温度が１９０℃以上
であることを特徴とする。更に、第３発明のインク収納
容器は、上記インク保持体が熱可塑性樹脂からなる容器
中に充填されてなることを特徴とする。

【０００５】上記「アロハネートイソシアネート」と
は、下式の如くウレタンにイソシアネートを１モル付加
させたような構造を有するものである。ＲＮＨＣＯ₂Ｒ’＋ＲＮＣＯ（又は２ＲＮＣＯ＋Ｒ’Ｏ
Ｈ）＝ＲＮＨＣＯ−Ｎ（Ｒ）ＣＯ₂Ｒ’ 本発明ではポリイソシアネートのアロハネート転換率は
４０〜７０重量％の範囲が好ましい。上記アロハネート
イソシアネートにはアロハネート結合以外に、ウレタ
ン、ウレア、ビュレット等の結合が含まれる。アロハネ
ート転換率はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー）測定により得られた値（単位：重量％）であ
り、下式により求められる。転換率（重量％）＝〔アロハネートイソシアネート量
（重量部）／全イソシアネート量（重量部）〕×１００ポリイソシアネートのアロハネート転換率が７０重量％
を越えると、「発泡性組成物」の粘度が高くなって取り
扱い難くなる傾向にあり、４０重量％未満では、ポリイ
ソシアネート中のアロハネート基の濃度が小さくなり高
温時の熱溶融性が低下する傾向にある。この転換率は特
に４５〜６０重量％の範囲が好ましい。それは、ポリオ
ール他の成分と混合して発泡体とする際の発泡性組成物
の粘度が適当であることと、加熱溶融、或いは加熱混練
により容易に溶融し、熱可塑（溶融）的特性を発現して
熱可塑性樹脂と完全に相溶するためである。

【０００６】上記アロハネートイソシアネートを生成す
るためのポリイソシアネートとしては、芳香族系のＴＤ
Ｉ、ＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ、ＮＤＩ、ＰＰＤＩ、
ＸＤＩ、ＴＭＸＤＩ或いは脂肪族系のＨＤＩ、Ｈ１２Ｍ
ＤＩ、ＩＰＤＩ、ＬＤＩ、ＩＰＣ、水添ＸＤＩ、ＣＨＤ
Ｉ、ＴＯＤＩ、及びそれらの変性体等を用いることがで
きる。このうち、ＴＤＩ、ＭＤＩ、ＩＰＤＩ、及びそれ
らの変性体の使用が適している。また、ポリイソシアネ
ートのアロハネートイソシアネートへの転換は、原料組
成、加熱条件及び加圧条件等を種々選択することによ
り、目的の率とすることができる。例えば、加熱温度と
しては、２０℃以上、特に７０〜１００℃が好ましい。
尚、アロハネートイソシアネートの製造方法は、特開昭
４６−１６７１号公報に記載されているが、同公報には
これを用いて高温時に溶融し且つ再利用性に優れるイン
ク保持体及びそれを充填したインク収納容器を製造する
ことは全く示唆されていない。

【０００７】上記「ポリオール」としては、公知のポリ
オール、例えばポリエーテルポリオールまたはポリエス
テルポリオールを用いることができる。このポリエーテ
ルポリオールとしては分子量１０００〜１００００で、
水、プロピレングリコール、エチレングリコール或いは
グリセリン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミ
ン等の開始剤とエチレンオキサイド、プロピレンオキサ
イド等との反応によって得られる２または３官能のもの
が好ましく、ポリエステルポリオールとしては分子量１
０００〜５０００の、アジピン酸とグリコール或いはト
リオールとの脱水縮合反応によって得られる２または３
官能のものが好ましい。また、インク成分がアルカリ性
であっても酸性であってもインク保持体の劣化の心配が
ないポリエーテルポリオールが特に好ましい。

【０００８】上記「熱溶融性ポリウレタンフォーム」
（以下、熱溶融性フォームという）を製造するための上
記主成分以外の配合原料としては、公知のポリウレタン
用可塑剤（例えば、ＤＯＰ、ＤＢＰ、ＴＯＰ等）、発泡
剤（水、ＨＣＦＣ、空気、窒素、ペンタン、塩化メチレ
ン、ニトロアルカン、蟻酸等）、難燃剤（ＴＣＰＰ等の
燐系ハロゲン化物等公知のもの）を使用でき、更に、分
散剤、セルオープン剤（ポリエーテルシロキサン、スル
ホン化リシノール酸ナトリウム等公知のもの）等を使用
できる。発泡性組成物のイソシアネート基／水酸基（当
量比）（イソシアネート指数）は、通常のポリウレタン
フォームのイソシアネート指数同様７０以上、特に８０
以上が好ましい。

【０００９】現在、インク保持体としては一般にポリウ
レタンフォームが使用されている。ポリウレタンフォー
ムは空孔容積が大きくインクの保持力が大きいが、その
フォームにはセル膜が形成されており、インクの保持力
或いは供給能にばらつきを生ずることがある。そのた
め、本発明のインク保持体を構成する熱溶融性フォーム
は、溶膜処理をすることによりそのセル膜が除去された
ものが好ましい。溶膜処理としては、アルカリ水溶液に
浸漬する化学的方法及び圧力容器中に熱溶融性フォーム
を収容し、水素と酸素等の爆発性ガスに点火することに
よって瞬間的にセル膜を除去する物理的方法とがある。
この溶膜処理によって、熱溶融性フォームはセル膜が除
去された三次元網目構造のものとなり、インクを保持す
る素材として好適なものとなる。

【００１０】また、上記溶膜処理を施す前の熱溶融性フ
ォームのセル数は１０〜６０個／インチの範囲が好まし
い。この熱溶融性フォームはインク保持体としてインク
収納容器中に圧縮充填されるが、圧縮充填の際の圧縮率
は上記セル数に応じて設定され、好ましいセル数の範囲
内において、セル数が少なければ相対的に高く、セル数
が多ければ相対的に低くすることになり、インク収納容
器の容積を１とした場合に１５〜２（容積比）の範囲が
好ましい。このようにセル数と圧縮率とはその相関を考
慮して選択されるが、セル数が１０個／インチ未満であ
ると１５に近い高い圧縮率としても均質なフォームとな
らず、毛細管現象があまり働かないためインク保持体と
しての機能が低下し好ましくない。また、セル数が６０
個／インチを越える場合は、２に近い低い圧縮率にして
も、インクの保持量が少なくなりインクの供給能力が低
下するため好ましくない。

【００１１】本発明のインク保持体を収納する容器の材
質である「熱可塑性樹脂」は特に限定されず、ポリスチ
レン（ＰＳという）、アクリロニトリルブタジエンスチ
レン共重合体（ＡＢＳという）、ポリエチレン（ＰＥと
いう）、ポリプロピレン（ＰＰという）等の熱可塑性樹
脂を使用することができる。これら熱可塑性樹脂とイン
ク保持体を構成する熱溶融性フォームとを粉砕又は溶融
して得られる混合物は、熱可塑性樹脂と熱溶融性フォー
ムとが部分相溶化し、使用した熱可塑性樹脂の物性の低
下が少ない。特に、ポリスチレン樹脂を使用した場合、
混合された熱溶融性フォームのエラストマーとして本来
有する作用効果によって、再利用品の耐衝撃性がむしろ
向上するという利点もあり、熱可塑性樹脂の通常の用途
に原料として再利用することができる。また、再利用品
を成形する際未使用の熱可塑性樹脂を追加添加し、熱溶
融性フォームと樹脂との割合を変化させることにより、
再利用の用途、目的に応じて物性等を調整することもで
きる。

【００１２】

【作用】ポリウレタンフォームは熱可塑性樹脂と複合さ
れた成形品等に広く利用されているが、インクジェット
方式のプリンタ等の印字ヘッドにインクを供給するため
のインク収納容器の内部に充填されるインク保持体とし
ての用途も実用化されている。しかし、これまで使用さ
れているポリウレタンフォームは熱硬化性であるため、
このインク収納容器をそのまま加熱溶融してペレット化
したり、再成形したりすることはできず、再利用するた
めには、そのまま粉砕してフォームと樹脂とを分別して
それぞれ再利用するか、または、インク収納容器をイン
ク保持体と容器とに解体し、インク保持体を構成するポ
リウレタンフォームはグリコリシスによってポリオール
に分解する等の化学的処理をしたり、粉砕、再接着して
芯材やカーペットアンダーレイとして使用することにな
る。しかしながら、これらの方法は何れも工程が複雑で
回収効率に優れず、経済性を考慮すれば再利用の意味が
あまりないものとなってしまう。一方、本発明のインク
保持体は、熱可塑（溶融）性であるため所定温度で溶融
流動し、通常の熱可塑性樹脂との相溶性が優れているた
め、熱可塑性樹脂からなる容器とともに粉砕或いは再溶
融してそのままペレット化することにより、均一なポリ
ブレンド体となる。そのため、インク保持体、容器とも
に極めて容易に且つ効率よく再利用することができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 (1) アロハネートイソシアネートの調整２，４−ＴＤＩ（日本ポリウレタン社製、商品名「ＴＤ
Ｉ−８０」）を用いて以下に示す条件を用いて合成し
た。得られたアロハネートイソシアネートのＮＣＯ値は
２９．０％、粘度は５０００ｍＰａ・ｓ及びアロハネー
ト転換率は３１．５重量％であった。尚、このアロハネ
ート転換率はＧＰＣ測定により得られた値（単位；重量
％）であり、下式により求めた。転換率（重量％）＝〔アロハネートイソシアネート量
（重量部）／全イソシアネート量（重量部）〕×１００尚、このＧＰＣ測定は、以下のようにして行った。即
ち、生成したアロハネートイソシアネートの約１０ｍｇ
を精秤し、これを１０ｍｌのＴＨＦ（テトラヒドロフラ
ン）に溶かし０．１％の濃度（ｗｔ／ｖｏｌ）に調整し
た。この溶液は、ＴＨＦを溶出液とし、ポリスチレンゲ
ルを充填剤とし、サイズが８φ×３００ｍｍのカラムを
セットしたＧＰＣにて、その組成を調べ、アロハネート
イソシアネート量を求めた。〔合成条件〕所定量のジエチレングリコール（ＤＥＧ）
を７０℃以下に保ちながら、窒素気流下で２，４−トリ
レンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）に加える。次
いで、反応混合物に、アロハネート化触媒であるアセチ
ルアセトン亜鉛を加え、７０℃に保ちながら所定時間反
応させることによってＮＣＯ値２９．０％の変成イソシ
アネートを得た。

【００１４】(2) 熱溶融性フォームの製造ポリエーテルポリオール（三洋化成社製、商品名「ＰＬ
２１００」、分子量：２０００）１００重量部に触媒と
してトリエチルアミン１重量部、整泡剤としてシリコー
ン化合物（東芝ダウコーニングシリコーン社製、商品名
「ＳＦ２９６１」）を１重量部、更に発泡剤として水を
３重量部加え攪拌した後、ＮＣＯ含量２９．０％に調整
されたアロハネート変性ＴＤＩを所定量（イソシアネー
ト指数＝１００）加え攪拌し、発泡させることにより熱
溶融性フォームを得た。

【００１５】(3) 溶膜処理上記(2) で製造した熱溶融性フォームを３０×３０×３
０ｃｍの大きさにカットした後、密閉容器内に封入し、
容器内を酸素と水素の比率が１：２、圧力が９．８×１
０⁴Ｐａの混合気体で置換し、発火させることにより溶
膜処理を行った。尚、溶膜の程度は、充填する気体の圧
力（〜２．９×１０⁵Ｐａ）によって調整することがで
きる。

【００１６】(4) インク保持体の加工及び熱可塑性樹脂
との混練上記(3) で溶膜処理された熱溶融性フォームを用いて現
用の製品同様のインク保持体を加工した。このインク保
持体を充填したインク収納容器を再利用する場合を模し
て、このインク保持体を表１に示す熱可塑性樹脂である
ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンス
チレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）又は
ポリプロピレン（ＰＰ）とともに粉砕機によって粉砕
し、コニカル型のミキサーを使用して３〜５分間、２０
０℃にて溶融混練した。混練後、取り出した熱溶融性フ
ォームと樹脂との混合物を圧縮成形機でシート状に成形
した後、粉砕機にて２〜３ｍｍ程度の粒径に粉砕し、乾
燥後、射出成形機によって厚さ３ｍｍのシート状体に成
形した。また、上記熱溶融性フォームからなるインク保
持体の代わりに現用のインク保持体〔イノアックコーポ
レーション製、商品名「ＣＦＨ−４０」の熱硬化性ポリ
ウレタンフォーム（以下、熱硬化性フォームという）か
らなるもの〕を使用して上記と同様シート状体を成形し
た。表１には、各試験例に使用した熱可塑性樹脂及び熱
溶融性フォーム又は現用の熱硬化性フォームの種類並び
にそれらの配合量を示す。樹脂１００重量部に対するフ
ォームの配合量は、本試験例では３重量部及び６重量部
（ＰＳとＡＢＳのみ）とした。

【００１７】

【表１】

【００１８】試験例１、４、７及び９は熱可塑性樹脂の
みの比較試験例であり、試験例１１〜１４は前記した現
用のインク保持体として使用されている熱硬化性フォー
ムを各熱可塑性樹脂に混合した比較試験例であり、他の
試験例が本発明のインク保持体を各熱可塑性樹脂に混合
した試験例である。各試験例の配合物を使用して成形さ
れたシート状体の物性測定及び樹脂とフォームとの分散
の状態を観察した結果を表２に示す。尚、表２中の引張
強度及び破断伸びはＪＩＳＫ７１１３（ＰＳ、ＡＢ
Ｓは破断強さ、ＰＥ、ＰＰは降伏強さである）、アイゾ
ット衝撃値はＪＩＳＫ７１１０に従って測定した。
また、分散状態は走査型電顕観察により倍率５０００倍
で観察した（観察結果：○は相溶している、△は一部分
離、×は殆ど分離）。以上の測定及び観察はすべて室温
にて行った。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２の結果によれば、熱溶融性フォームを
使用した試験例２、３、５、６、８及び１０では、破断
伸びが熱可塑性樹脂単味に比べて保持率４０〜７０％程
度と低めであるものの、引張強度及びアイゾット衝撃強
度の保持率は８０〜９０％程度と高い。このような結果
はＰＳのアイゾット衝撃値を除いて、樹脂の種類にはよ
らずＰＳ、ＡＢＳ、ＰＥ及びＰＰともに同様である。
尚、ＰＳのアイゾット衝撃値は単味を１００とした場合
に、熱溶融性フォームを３％配合したもので１１０、６
％配合したもので１１６となっており、熱可塑性樹脂に
エラストマーを配合した場合に通常みられる衝撃強度の
改善がみられる。従って、インク収納容器の容器をＰＳ
を用いて成形した場合に、本発明は最も有用であると考
えられる。また、走査型電子顕微鏡による観察において
も、樹脂の種類に関係なく各樹脂中での熱溶融性フォー
ムの分散状態は良好であることが確認された。現用のイ
ンク収納容器においてインク保持体の重量割合は約２３
％（インクカートリッジに一体となったインク吐出のた
めのヘッド及び金属ベースの回路を除いた、容器とイン
ク保持体との合計重量に対するインク保持体の重量％）
であるが、上記試験例の結果を基に再利用の用途、目的
を考慮して未使用の樹脂を適量添加することにより、実
際の製品においてインク保持体と容器とを分解すること
なく再利用することができるものと考えられる。

【００２１】一方、比較試験例１１〜１４では、熱硬化
性フォームの配合量が何れも３重量％と少ないにもかか
わらず、ＰＳとＡＢＳの引張強度の保持率が９０％程度
と高い他は大きく低下しており、特にＰＥとＰＰの破断
伸びの保持率はそれぞれ２５％、２３％と極めて低い。
他の保持率も４０〜６０％程度と熱可塑性樹脂単味に比
べて大きく低下している。また、走査型電子顕微鏡によ
る観察によれば、フォームが熱硬化性であるため樹脂と
全く相溶せず、フォームと樹脂とが完全に分離している
ことが分かった。尚、本発明においては、前記具体的実
施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明
の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例
えば、前記以外の熱可塑性樹脂を使用してもまた溶融処
理時、適当な相溶化剤を加えても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明のインク保持体及びこれを充填し
てなるインク収納容器は、インク保持体が熱溶融性フォ
ームからなるとともに、インク収納容器が熱可塑性樹脂
製であるため、インク収納容器を解体することなく、内
部のインク保持体も含めて粉砕或いは再溶融して再利用
することができる。使用される熱溶融性フォームはポリ
スチレン等の熱可塑性樹脂との相溶性が非常によいた
め、そのまま或いは適宜未使用の熱可塑性樹脂を配合し
て通常の樹脂成形品用の原料樹脂として使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｇ 101:00）Ｃ０８Ｌ 75:04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アロハネートイソシアネートとポリオー
ルとを主成分とする発泡性組成物を発泡させて得られる
熱溶融性ポリウレタンフォームからなることを特徴とす
るインク保持体。
【請求項２】上記アロハネートイソシアネートのアロ
ハネート転換率が４０〜７０重量％であり、上記熱溶融
性ポリウレタンフォームの熱溶融温度が１９０℃以上で
ある請求項１記載のインク保持体。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載のインク保持
体が熱可塑性樹脂製容器中に充填されてなるインク収納
容器。