JP5086017B2 - 液体保持材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の液体保持材は、湿熱接着性繊維を含み、かつ不織繊維構造を有している。特に、本発明の液体保持材は、前記湿熱接着性繊維の融着により繊維が固定された成形体で構成され、繊維構造に特有の高い吸液性及び保液性だけでなく、不織繊維構造を構成する繊維の配列と、この繊維同士の接着状態を所定の範囲とすることにより、通常の不織布では得られない「曲げ挙動(高い曲げ応力を有し、また最大曲げ応力を示す地点を過ぎてさらに曲げても応力を保持するとともに、応力を解除すると復元しようとする挙動)」と「軽量性」と「表面硬さ(表面に荷重をかけて厚み方向に力を付与しても容易に変形し難い特性)」とを兼ね備え、さらに折れ難く、液体保持材として重要な吸液性、保液性、保液性及び形態保持性を同時に確保している。
湿熱接着性繊維は、少なくとも湿熱接着性樹脂で構成されている。湿熱接着性樹脂は、高温水蒸気によって容易に実現可能な温度において、流動又は容易に変形して接着機能を発現可能であればよい。具体的には、熱水(例えば、80〜120℃、特に95〜100℃程度)で軟化して自己接着又は他の繊維に接着可能な熱可塑性樹脂、例えば、セルロース系樹脂(メチルセルロースなどのC1-3アルキルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのヒドロキシC1-3アルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシC1-3アルキルセルロース又はその塩など)、ポリアルキレングリコール樹脂(ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどのポリC2-4アルキレンオキサイドなど)、ポリビニル系樹脂(ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ビニルアルコール系重合体、ポリビニルアセタールなど)、アクリル系共重合体およびそのアルカリ金属塩[(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミドなどのアクリル系単量体で構成された単位を含む共重合体又はその塩など]、変性ビニル系共重合体(イソブチレン、スチレン、エチレン、ビニルエーテルなどのビニル系単量体と、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸又はその無水物との共重合体又はその塩など)、親水性の置換基を導入したポリマー(スルホン酸基やカルボキシル基、ヒドロキシル基などを導入したポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン又はその塩など)、脂肪族ポリエステル系樹脂(ポリ乳酸系樹脂など)などが挙げられる。さらに、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴム(スチレン系エラストマーなど)などのうち、熱水(高温水蒸気)の温度で軟化して接着機能を発現可能な樹脂も含まれる。
液体保持材は、さらに非湿熱接着性繊維を含んでいてもよい。非湿熱接着性繊維としては、ポリエステル系繊維(ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維などの芳香族ポリエステル繊維など)、ポリアミド系繊維(ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610、ポリアミド612などの脂肪族ポリアミド系繊維、半芳香族ポリアミド系繊維、ポリフェニレンイソフタルアミド、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリp−フェニレンテレフタルアミドなどの芳香族ポリアミド系繊維など)、ポリオレフィン系繊維(ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリC2-4オレフィン繊維など)、アクリル系繊維(アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体などのアクリロニトリル単位を有するアクリロニトリル系繊維など)、ポリビニル系繊維(ポリビニルアセタール系繊維など)、ポリ塩化ビニル系繊維(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体の繊維など)、ポリ塩化ビニリデン系繊維(塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体などの繊維)、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、セルロース系繊維(例えば、レーヨン繊維、アセテート繊維など)などが挙げられる。これらの非湿熱接着性繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
本発明の液体保持材は、前記繊維で構成されたウェブから得られる不織繊維構造を有しており、その形状は用途に応じて選択でき、断面円形又は楕円形状、多角形状であってもよいが、通常、シート状又は板状である。
本発明の液体保持材の製造方法では、まず、前記湿熱接着性繊維を含む繊維をウェブ化する。ウェブの形成方法としては、慣用の方法、例えば、スパンボンド法、メルトブロ一法などの直接法、メルトブロー繊維やステープル繊維などを用いたカード法、エアレイ法などの乾式法などを利用できる。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
JISL1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて厚みを測定し、この値と目付けの値とから見かけ密度を算出した。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法」(8.12.1)に準じて評価した。
JIS L1096に準じ、フラジール形法にて測定した。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、成形体断面を100倍に拡大した写真を撮影した。撮影した成形体の厚み方向における断面写真を厚み方向に三等分し、三等分した各領域(表面、内部(中央)、裏面)において、そこに見出せる繊維切断面(繊維端面)の数に対して繊維同士が接着している切断面の数の割合を求めた。各領域に見出せる全繊維断面数のうち、2本以上の繊維が接着した状態の断面の数の占める割合を以下の式に基づいて百分率で表わした。なお、繊維同士が接触する部分には、融着することなく単に接触している部分と、融着により接着している部分とがある。但し、顕微鏡撮影のために成形体を切断することにより、成形体の切断面においては、各繊維が有する応力によって、単に接触している繊維同士は分離する。従って、断面写真において、接触している繊維同士は、接着していると判断できる。
但し、各写真について、断面の見える繊維は全て計数し、繊維断面数100以下の場合は、観察する写真を追加して全繊維断面数が100を超えるようにした。なお、三等分した各領域についてそれぞれ繊維接着率を求め、その最大値と最小値との割合から厚み方向における均一性を算出した。
JIS K7017に記載の方法のうちA法(3点曲げ法)に準じて測定した。このとき、測定サンプルは25mm幅×80mm長のサンプルを用い、支点間距離を50mmとし、試験速度を2mm/分として測定を行った。本発明では、この測定結果チャートにおける最大応力(ピーク応力)を最大曲げ応力とした。なお、曲げ応力の測定は、MD方向およびCD方向について測定した。ここで、MD方向とは、測定サンプルの長辺に対しウェブ流れ方向(MD)が平行となるように測定サンプルを採取した状態をいい、一方、CD方向とは、測定サンプルの長辺に対しウェブ幅方向(CD)が平行となるように測定サンプルを採取した状態をいう。
曲げ応力の測定において、最大曲げ応力(ピーク応力)を示す曲げ量(変位)を超え、さらにその変位の1.5倍の変位まで曲げつづけた時の応力を、それぞれ1.5倍変位応力とした。
JIS−L1907「繊維製品の吸水性試験法」に準じて、吸水速度を測定した。サンプルであるインク保持体の上に、0.05g/滴の水滴を10mmの高さから1滴滴下し、その水滴がインク保持体に吸い込まれるまでの時間を測定した。
JIS−L1907「繊維製品の吸水性試験法」に準じて、吸水性を測定した。測定は、10秒、30秒、60秒、300秒、600秒と測定した。
JIS L1907「吸水率」に準じて測定した。5cm×5cm角サイズのサンプルを調製し、質量(成形体質量)を測定する。このサンプルを水中に30秒間沈めておき、その後引き上げて、空気中に1つの角を上にした状態で1分間吊して表面の水を切った後、質量(吸水後質量)を測定し、以下の式に基づいて算出した。
吸水率=(吸水後質量−成形体質量)/成形体質量×100 (質量%)。
サンプルを保水率試験と同じサイズにカットし、同じ条件下で24時間放置した後に、長さ方向、幅方向、厚み方向について、標準状態下寸法(L1)をそれぞれ測定し、このサンプルを完全に覆うことのできる量の蒸留水中に5分間浸漬した後、これを引き上げ、1分間、垂直に吊り下げる事により水切りした後、同様に試料の長さ方向、幅方向そして厚みについて吸水後の寸法(L2)を測定し、次式に従い寸法変化率を算出した。各測定値は、5サンプルについて測定した値の平均値を用いた。
寸法変化率=[(L2)−(L1)]/(L1)×100 (%)。
サンプルを10cm角の大きさにカットし、このサンプルを標準状態(20±2℃、65±4%RH)の環境下で24時間放置したサンプルの重量を測定(w1)した。この試料を、大量の蒸留水中に30分間浸漬後、ピンセットで試料を取り出し、1分間水滴が落ちなくなるまで空中に保持した。1分間水滴が落ちなくなった試料について速やかに重量(wt)を測定し、速やかに40℃、60RH%に設定した恒温恒質槽に入れた。この試料を恒温恒質槽中に静置し、恒温恒質槽に入れた時間を0として30分毎に重量を測定した。重量がw1以下になった時の時間をt1とする。この時、1時間あたりの平均重量減少を乾燥速度とした。
乾燥速度=(wt−w1)/t1 (g/hr)。
不織繊維試料を5mm角の立方体形状にカットし、50cm3の水を入れた三角フラスコ(100cm3)に投入した。このフラスコを振とう器(ヤマト科学(株)製、「MK160型」)に装着し、振幅30mmの旋回方式にて60rpmの速度で30分間振とうさせた。振とう後、形態変化及び形態保持性状態を目視で観察し、以下の基準に従って3段階評価した。
○:大きく欠落した部分は見られないが、形態の変形が見られる。
×:欠落部分の発生が見られる。
湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有量44モル%、ケン化度98.4モル%)である芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」、繊度2.2dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比=50/50、捲縮数21個/25mm、捲縮率13.5%)を準備した。
芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」)とレーヨン繊維(繊度1.4dtex、繊維長44mm)とを60/40(質量比)の割合で混綿してカードウェブを作製し、ノズル側とサクション側の上下コンベアベルト間の間隔(距離)を12mmとする以外は実施例1と同様にして液体保持材を製造した。得られた液体保持材の評価結果を表1に示す。
湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有量44モル%、ケン化度98.4モル%)である芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」、繊度3.3dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比=50/50、捲縮数21個/25mm、捲縮率13.5%)を使用し、カードウェブに対する高温水蒸気処理の水蒸気圧を0.8MPaとし、ノズル側とサクション側の上下コンベアベルト間の間隔(距離)を5mmとする以外は実施例1と同様にして液体保持材を製造した。得られた液体保持材の評価結果を表1に示す。
湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有量44モル%、ケン化度98.4モル%)である芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」、繊度2.2dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比(鞘/芯)=25/75、捲縮数21個/25mm、捲縮率13.5%)を使用する以外は実施例1と同様にして液体保持材を製造した。得られた液体保持材の評価結果を表1に示す。
芯成分がポリエチレン、鞘成分が低密度ポリエチレン(MI=11)である芯鞘型複合ステープル繊維(繊度2.2dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比50/50、捲縮率13.5%)を使用する以外は実施例1と同様にして液体保持材製造した。得られた液体保持材の評価結果を表1に示す。
Claims (11)
- 湿熱接着性繊維を含み、かつ不織繊維構造を有する液体保持材であって、
湿熱接着性繊維を含む繊維をウェブ化する工程と、生成した繊維ウェブを高温水蒸気で加熱処理して繊維を融着し、不織繊維構造を有する成形体を得る工程とを含む方法により得られ、
前記湿熱接着性繊維の融着により繊維が固定された成形体で構成され、かつ
厚み方向の断面において、厚み方向に三等分した各々の領域における繊維接着率がいずれも85%以下であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が50%以上である液体保持材(但し、緩衝材を除く)。 - 0.03〜0.2g/cm3の見掛け密度を有するとともに、少なくとも一方向における最大曲げ応力が0.05MPa以上であり、最大曲げ応力を示す曲げ量に対して1.5倍の曲げ量における曲げ応力が、最大曲げ応力に対して1/5以上である請求項1記載の液体保持材。
- JIS−L1907に準じた吸水速度が10秒以下であり、吸水率が100質量%以上であり、吸水による寸法膨張率が4%以下である請求項1又は2記載の液体保持材。
- 湿熱接着性繊維がエチレン−ビニルアルコール系共重合体を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の液体保持材。
- 湿熱接着性繊維が面方向に沿って略平行に配向した板状成形体で構成されている請求項1〜4のいずれかに記載の液体保持材。
- インク又は水分の保持材である請求項1〜5のいずれかに記載の液体保持材。
- 湿熱接着性繊維を含む繊維をウェブ化する工程と、生成した繊維ウェブを高温水蒸気で加熱処理して繊維を融着し、不織繊維構造を有する成形体を得る工程とを含む請求項1〜6のいずれかに記載の液体保持材の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の液体保持材を備えたインクジェットプリンター用インクカートリッジ。
- 湿熱接着性繊維が面方向に沿って略平行に配向した板状成形体で構成された液体保持材を庫内に収納し、かつ前記ケースが、前記板状成形体の面方向に対して直交する方向の部位に排液口を有する請求項8記載のインクカートリッジ。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の液体保持材を備えた収納庫。
- 湿熱接着性繊維が面方向に沿って略平行に配向した板状成形体で構成された液体保持材を庫内の内壁に有し、かつ前記板状成形体の面方向が内壁の面方向と平行する請求項10記載の収納庫。
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