JP5191149B2 - Ink holder - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット式プリンタ（インクジェット式プリント装置を有するファックス装置や、コピー装置等を含む。以下同じ。）のインクカートリッジ用インク保持体に関する。 The present invention relates to an ink holder for an ink cartridge of an ink jet printer (including a fax machine having an ink jet printing apparatus, a copy apparatus, and the like; the same applies hereinafter).
従来、インクジェット式プリンタには、インク収納容器内に軟質ポリウレタンフォームからなるインク保持体を収納してインクを充填したインクカートリッジが、インク供給用に装着されている。前記軟質ポリウレタンフォームからなるインク保持体は、インク収納容器内でインクを均一に保持してインクを円滑に印字装置へ供給するために用いられる。また、前記インク保持体は、インク収納容器に圧縮状態で収納されることにより、軟質ポリウレタンフォームの気泡が圧縮されて毛細管現象の作用が向上し、インクをより効率的に安定供給することが可能となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, ink jet printers are equipped with an ink cartridge that contains an ink holder made of a flexible polyurethane foam and filled with ink in an ink container. The ink holder made of the flexible polyurethane foam is used to hold the ink uniformly in the ink storage container and smoothly supply the ink to the printing apparatus. In addition, the ink holder is stored in a compressed state in the ink storage container, so that the bubbles of the flexible polyurethane foam are compressed and the action of capillary action is improved, and ink can be supplied more efficiently and stably. It becomes.
前記インク保持体を構成する軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤、触媒、整泡剤の存在下反応させて得られるもので、硬すぎるとインク収納容器への軟質ポリウレタンフォーム（インク保持体）の収納が困難になり、一方、硬さが低すぎるとインク収納容器内で軟質ポリウレタンフォーム（インク保持体）が変形してインクを均一に保持することが難しくなる。 The flexible polyurethane foam constituting the ink holding body is obtained by reacting polyol and polyisocyanate in the presence of a foaming agent, a catalyst, and a foam stabilizer. On the other hand, if the hardness is too low, the flexible polyurethane foam (ink holding body) is deformed in the ink storage container, making it difficult to hold the ink uniformly.
そこで、前記ポリオールとしてポリマーポリオールを用いることにより、硬度についての要求品質を満たすことが提案されている（特許文献１）。しかし、ポリマーポリオールを使用した場合、硬さについては改良されるものの、歪みが大きくなる。そのため、ポリマーポリオールを用いた軟質ポリウレタンフォームをインク保持体として使用した場合、インク収納容器内でインク保持体の圧縮状態が長時間続くことによりインク保持体の弾性が損なわれて、インク収納容器の内面とインク保持体の間に空隙を生じるようになり、前記空隙にインク保持体からインクが染み出してインク溜まり（いわゆるインク漏れ）を生じるようになる。また、インクカートリッジはサプライ用品として世界各地に空輸等されるが、その空輸等の際に減圧下に置かれることにより、インク保持体の内部から外部へインクが真空吸引される状態となってインク保持体とインク収納容器の内面間の空隙にインクが染み出してインク漏れを生じることがある。このようにインク漏れを生じたインクカートリッジがインクジェット式プリンタに装着されると、インクを安定して印字装置に供給できなくなり、正常な印字性能が得られなくなるのみならず、インク収納容器内に残る未使用インクが多くなり、無駄が多くなる。 Thus, it has been proposed to satisfy the required quality of hardness by using a polymer polyol as the polyol (Patent Document 1). However, when the polymer polyol is used, although the hardness is improved, the distortion becomes large. Therefore, when a flexible polyurethane foam using a polymer polyol is used as an ink holding body, the elasticity of the ink holding body is lost due to the compressed state of the ink holding body in the ink holding container for a long time, and the ink holding container A gap is formed between the inner surface and the ink holding member, and ink oozes out from the ink holding member into the gap to cause an ink pool (so-called ink leakage). Ink cartridges are transported by air around the world as a supply product. When the air cartridge is transported by air, etc., the ink cartridge is placed under reduced pressure so that the ink is vacuum-sucked from the inside of the ink holder to the outside. Ink may ooze out into the gap between the holder and the inner surface of the ink container, causing ink leakage. When an ink cartridge having such an ink leak is mounted on an ink jet printer, ink cannot be stably supplied to the printing apparatus, and normal printing performance cannot be obtained, and the ink cartridge remains in the ink storage container. Unused ink increases and waste increases.
また、ポリウレタンフォームの圧縮残留歪を小さくしてインク収納容器との密着性を確保するために、平均分子量５０〜５００、官能基数が２〜１０の水酸基化合物からなる低分子量架橋剤（例えばトリメチロールプロパンやジエチレングリコール等）を用いることが提案されている（特許文献２）。しかし、この構成によるとポリウレタンフォームの表面の摩擦係数が高くなり、ポリウレタンフォームをインク収納容器に収納する際にポリウレタンフォームがインク収納容器の内面と擦れ合って捻れたり、インク収納予容器内の隅々まで完全に収納できなかったりして、インク収納容器の内面との間に隙間を生じやすいことが判明した。 Further, in order to reduce the compression residual strain of the polyurethane foam and ensure the adhesion to the ink container, a low molecular weight crosslinking agent (for example, trimethylol) comprising a hydroxyl group compound having an average molecular weight of 50 to 500 and a functional group number of 2 to 10 is used. Propane, diethylene glycol, etc.) have been proposed (Patent Document 2). However, according to this configuration, the coefficient of friction of the surface of the polyurethane foam increases, and when the polyurethane foam is stored in the ink storage container, the polyurethane foam rubs against the inner surface of the ink storage container and twists, or the corner in the ink storage pre-container It was found that the gap could be easily formed between the inner surface of the ink storage container and the ink storage container.
また、硬度を好適な値にし、かつ歪みを少なくするため、ポリオール１００重量部に平均官能基数６〜８、水酸基価３０〜７０のポリエーテルポリオールを１２〜４０重量部含む軟質ポリウレタンフォームでインク保持体を構成することが提案されている（特許文献３）。しかし、この構成のインク保持体にあっては、インク保持体をインク収納容器へ収納する際の摩擦抵抗が大きく、収納作業性が良好とは言い難かった。
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、インクジェット式プリンタ用インクカートリッジのインク保持体として好適な硬さを備え、しかも歪みが少なく、さらにはインク収納容器へのインク保持体の収納時にインク収納容器内面に対する摩擦抵抗が小さく、インク収納容器との間の摩擦抵抗によるインク保持体の捻れやインク収納容器内の隙間を生じ難くできるインク保持体の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and has a hardness suitable as an ink holder for an ink cartridge for an ink jet printer, has little distortion, and further stores the ink holder in an ink storage container. It is an object of the present invention to provide an ink holder that has a small frictional resistance with respect to the inner surface of the ink storage container and can hardly cause twisting of the ink holder or a gap in the ink storage container due to the frictional resistance with the ink storage container.
請求項１の発明は、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤、触媒、整泡剤の存在下反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームからなるインク保持体において、前記ポリオールがポリエーテルポリオールのみからなると共に、全ポリエーテルポリオールの５〜３０重量％が平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールからなり、イソシアネートインデックスが１１０〜１２０、前記軟質ポリウレタンフォームがセル膜の除去された三次元網状骨格フォームからなり、靜摩擦係数（ＡＳＴＭ Ｄ−１８９４）が１．０Ｎ以下であることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記軟質ポリウレタンフォームは、動摩擦計数（ＡＳＴＭ Ｄ−１８９４）が１．０３Ｎ以下であることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is an ink holder made of a flexible polyurethane foam obtained by reacting a polyol and a polyisocyanate in the presence of a foaming agent, a catalyst, and a foam stabilizer. 3 to 30% by weight of the polyether polyol is a polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250, an isocyanate index of 110 to 120, and the flexible polyurethane foam from which the cell membrane has been removed. Ri Do from the form, quietness friction coefficient (ASTM D-1894) is characterized by the following der Rukoto 1.0 N.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the flexible polyurethane foam has a dynamic friction coefficient (ASTM D-1894) of 1.03 N or less.
本発明によれば、軟質ポリウレタンフォームのポリオールがポリエーテルポリオールのみからなると共に、全ポリエーテルポリオールの５〜３０重量％が平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールからなり、イソシアネートインデックスが１１０〜１２０、前記軟質ポリウレタンフォームがセル膜の除去された三次元網状骨格フォームからなることにより、硬度をインクジェット式プリンタ用インクカートリッジのインク保持体として好適な値にでき、しかも歪みを少なくすることができ、収納後における圧縮永久歪による隙間の発生を抑えることができる。さらには軟質ポリウレタンフォームの表面の摩擦抵抗を小さくすることができ、インク収納容器への収納時に捻れやインク収納容器内の隙間を生じ難くすることができ、また軟質ポリウレタンフォームがセル膜の除去された三次元網状骨格フォームからなることにより、インク収納容器内に軟質ポリウレタンフォームを圧縮状態で収納した際に、軟質ポリウレタンフォームの毛細管現象が一層良好となって印字装置へのインクの供給が一層良好となる。 According to the present invention, the polyol of the flexible polyurethane foam is composed only of the polyether polyol, and 5 to 30% by weight of the total polyether polyol is composed of the polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250. Since the index is 110 to 120 and the flexible polyurethane foam is made of a three-dimensional network skeleton foam from which the cell membrane has been removed, the hardness can be set to a suitable value as an ink holder for an ink cartridge for an ink jet printer, and distortion can be reduced. It is possible to suppress the generation of a gap due to compression set after storage. In addition, the frictional resistance of the surface of the flexible polyurethane foam can be reduced, and it is difficult to produce twists and gaps in the ink storage container when stored in the ink storage container, and the cell membrane is removed from the flexible polyurethane foam. Due to the three-dimensional reticulated skeleton foam, when the flexible polyurethane foam is stored in a compressed state in the ink storage container, the capillary phenomenon of the flexible polyurethane foam is further improved and the ink supply to the printing apparatus is further improved. It becomes.
本発明におけるポリオールは、ポリエーテルポリオールのみが使用される。ポリエーテルポリオールとしては、軟質ポリウレタンフォーム用のものを使用することができ、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、シュークロース等の多価アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを挙げることができる。ポリオールをポリエーテルポリオールのみとすることにより、水性インクによる軟質ポリウレタンフォームの分解を抑え、分解物によってインクが変質したり、分解物によってインク収納容器や印字装置のインク供給口が塞がれたりする不具合の発生を防止することができる。 As the polyol in the present invention, only polyether polyol is used. As the polyether polyol, those for flexible polyurethane foam can be used, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, sorbitol. And polyether polyols obtained by adding alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide to polyhydric alcohols such as sucrose. By using only polyether polyol as the polyol, the decomposition of the flexible polyurethane foam by the water-based ink is suppressed, the ink is altered by the decomposed product, and the ink storage container and the ink supply port of the printing apparatus are blocked by the decomposed product. The occurrence of defects can be prevented.
さらに本発明においては、全ポリエーテルポリオールの５〜３０重量％が平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールからなる。平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールとしては、開始剤をグリセリンとしてエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを開環重合したものを挙げることができる。平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールの量が全ポリエーテルポリオールの５重量％未満の場合、軟質ポリウレタンフォームの表面の摩擦抵抗が大きくなってインク収納容器への収納性が低下する。一方、３０重量％より多い場合、圧縮残留歪が悪くなると共に軟質ポリウレタンフォームの発泡時にフォームからガスが抜け難くなって、発泡状態の良好なものが得られなくなる。なお、平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールにおいて、より良好な圧縮永久歪および発泡状態が得られる量の範囲は全ポリエーテルポリオールの５〜２０重量％である。また、全ポリエーテルポリオールの５〜３０重量％を構成するポリエーテルポリオールの平均分子量が１７５０未満になると発泡安定性に欠け、表面摩擦抵抗が高くなり、一方、２２５０を超えると硬度の低下が見られ、インク保持体として適度な硬度が得られなくなる。 Furthermore, in this invention, 5-30 weight% of all the polyether polyols consist of polyether polyols with an average molecular weight of 1750-2250 and a hydroxyl value of 150-250. Examples of the polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250 include those obtained by ring-opening polymerization of ethylene oxide and propylene oxide using glycerol as an initiator. When the amount of the polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250 is less than 5% by weight of the total polyether polyol, the frictional resistance of the surface of the flexible polyurethane foam is increased and the storage property in the ink storage container is improved. descend. On the other hand, when it is more than 30% by weight, the compressive residual strain is deteriorated, and it is difficult for the gas to escape from the foam when foaming the flexible polyurethane foam, so that a foam having a good foamed state cannot be obtained. In addition, in the polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250, the range of the amount by which a better compression set and foamed state can be obtained is 5 to 20% by weight of the total polyether polyol. Further, when the average molecular weight of the polyether polyol constituting 5 to 30% by weight of the total polyether polyol is less than 1750, the foaming stability is insufficient and the surface friction resistance is increased. On the other hand, when it exceeds 2250, the hardness is decreased. As a result, an appropriate hardness as the ink holder cannot be obtained.
発泡剤としては、水、あるいはペンタンなどの炭化水素を、単独または組み合わせて使用できる。水の場合は、ポリオールとポリイソシアネートの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによって発泡がなされる。発泡剤の量は適宜とされるが、水の場合、ポリオール１００重量部に対して０．５〜７．０重量部、より好ましくは１．５〜３．５重量部の範囲が適する。 As the blowing agent, water or hydrocarbons such as pentane can be used alone or in combination. In the case of water, carbon dioxide gas is generated during the reaction between the polyol and the polyisocyanate, and foaming is performed by the carbon dioxide gas. The amount of the blowing agent is appropriately determined. In the case of water, a range of 0.5 to 7.0 parts by weight, more preferably 1.5 to 3.5 parts by weight is suitable for 100 parts by weight of polyol.
触媒としては、軟質ポリウレタンフォーム用の公知のものを使用することができる。例えば、トリエチルアミンやテトラメチルグアニジン等のアミン系触媒や、スタナスオクトエート等のスズ系触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒（有機金属触媒とも称される。）を挙げることができる。触媒の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部である。 As the catalyst, a known one for flexible polyurethane foam can be used. For example, amine catalysts such as triethylamine and tetramethylguanidine, tin catalysts such as stannous octoate, and metal catalysts (also referred to as organometallic catalysts) such as phenylmercurypropionate or lead octenoate are listed. Can do. A common amount of catalyst is 0.01 to 2.0 parts by weight per 100 parts by weight of polyol.
整泡剤としては、軟質ポリウレタンフォーム用として公知のものを使用することができる。例えば、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。整泡剤の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．１〜３．０重量部である。 As the foam stabilizer, those known for flexible polyurethane foams can be used. For example, a silicone type foam stabilizer, a fluorine-containing compound type foam stabilizer, and a well-known surfactant can be mentioned. A common amount of foam stabilizer is 0.1 to 3.0 parts by weight per 100 parts by weight of polyol.
その他、適宜助剤が添加される。適宜添加される助剤として、充填剤、着色剤等を挙げることができる。 In addition, auxiliary agents are added as appropriate. As the auxiliary agent added as appropriate, a filler, a colorant and the like can be mentioned.
ポリイソシアネートとしては、イソシアネート基を２以上有する脂肪族系または芳香族系ポリイソシアネート、それらの混合物、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートを使用することができる。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキサメタンジイソシアネート等を挙げることができ、芳香族ポリイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）等を挙げることができる。なお、その他プレポリマーも使用することができる。 As the polyisocyanate, aliphatic or aromatic polyisocyanates having two or more isocyanate groups, mixtures thereof, and modified polyisocyanates obtained by modifying them can be used. Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and dicyclohexamethane diisocyanate. Examples of the aromatic polyisocyanate include toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate, Examples thereof include polymeric polyisocyanate (crude MDI). Other prepolymers can also be used.
特に本発明においては、ポリイソシアネートとしてトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）が好ましい。トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）を用いることによって、軟質ポリウレタンフォームをインク収納容器へ収納する際に圧縮し易く、より柔軟な可撓性に富んだものにできる。トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）には、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネートと２，６−トルエンジイソシアネートの混合物があり、何れも使用することができる。 Particularly in the present invention, toluene diisocyanate (TDI) is preferred as the polyisocyanate. By using toluene diisocyanate (TDI), the flexible polyurethane foam can be easily compressed when stored in the ink storage container, and can be made more flexible and flexible. Toluene diisocyanate (TDI) includes 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, and a mixture of 2,4-toluene diisocyanate and 2,6-toluene diisocyanate, and any of them can be used.
本発明においてイソシアネートインデックスは１１０〜１２０とされる。イソシアネートインデックスは、ポリイソシアネートにおけるイソシアネート基のモル数をポリオールの水酸基や発泡剤としての水などの活性水素基の合計モル数で割った値に１００を掛けた値であり、［ポリイソシアネートのＮＣＯ当量／活性水素当量×１００］で計算される。イソシアネートインデックスが１１０未満の場合、低硬度で摩擦抵抗が高くなり、一方１２０を超えると歪みが大きく、ひどい場合には多量の気泡が生成されて軟質ポリウレタンフォームが得られなくなる。 In the present invention, the isocyanate index is 110 to 120. The isocyanate index is a value obtained by multiplying the value obtained by dividing the number of moles of isocyanate groups in the polyisocyanate by the total number of moles of active hydrogen groups such as hydroxyl groups of polyol and water as a blowing agent, and [the NCO equivalent of polyisocyanate] / Active hydrogen equivalent × 100]. When the isocyanate index is less than 110, the friction resistance is high at low hardness. On the other hand, when it exceeds 120, the strain is large, and when it is severe, a large amount of bubbles are generated and a flexible polyurethane foam cannot be obtained.
軟質ポリウレタンフォームは、前記ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒、整泡剤等からなるポリウレタン発泡原料を攪拌機で混合して反応させ、発泡させる公知の発泡方法によって形成される。また、本発明では、軟質ポリウレタンフォームは軟質スラブ発泡体からなるものが好ましい。軟質スラブ発泡体は、前記ポリウレタン発泡原料の反応・発泡を常温、大気圧下で行うことによって得られる軟質ポリウレタンフォームであり、量産性に富み、モールド成形に比べて収率がよい。 The flexible polyurethane foam is formed by a known foaming method in which a polyurethane foam raw material comprising the polyol, polyisocyanate, foaming agent, catalyst, foam stabilizer and the like is mixed and reacted with a stirrer to foam. In the present invention, the flexible polyurethane foam is preferably made of a soft slab foam. The soft slab foam is a soft polyurethane foam obtained by performing the reaction / foaming of the polyurethane foam raw material under normal temperature and atmospheric pressure, and is rich in mass productivity and has a higher yield than molding.
さらに、本発明では、軟質ポリウレタンフォームはセル膜の除去された三次元網状骨格フォームからなる。セル膜の除去は化学的除膜法や熔解法等、公知のセル膜除去方法によって行うことができる。化学的除膜法は、軟質ポリウレタンフォームをアルカリ水溶液に浸して、セル骨格（樹脂骨格）だけを残して除膜する方法であり、一方熔解法は、軟質ポリウレタンフォームのセル膜を***して除去する方法である。具体的には、まず、軟質ポリウレタンフォームを熔解処理用密閉容器に収容し、前記熔解処理用密閉容器内の空気をコンプレッサで外部へ吸引し、代わりに酸素ガスと可燃ガスを所定の混合比で混合した混合ガスを前記熔解処理用密閉容器内に注入し、軟質ポリウレタンフォームの気泡内にも混合ガスを充填する。その後、火花等による発火で前記熔解処理用密閉容器内の混合ガスを爆発させ、前記軟質ポリウレタンフォームのセル膜を吹き飛ばすことによって三次元網状化する。 Furthermore, in the present invention, the flexible polyurethane foam comprises a three-dimensional network skeleton foam from which the cell membrane has been removed. The cell film can be removed by a known cell film removal method such as a chemical film removal method or a melting method. The chemical film removal method is a method in which a flexible polyurethane foam is immersed in an alkaline aqueous solution to remove the film leaving only the cell skeleton (resin skeleton), while the melting method blows and removes the cell membrane of the flexible polyurethane foam. It is a method to do. Specifically, first, a flexible polyurethane foam is accommodated in a sealed container for melting treatment, and the air in the sealed container for melting treatment is sucked to the outside by a compressor. Instead, oxygen gas and combustible gas are mixed at a predetermined mixing ratio. The mixed gas mixture is injected into the closed container for melting treatment, and the mixed gas is also filled into the bubbles of the flexible polyurethane foam. Thereafter, the mixed gas in the closed container for melting treatment is exploded by ignition with a spark or the like, and the cell membrane of the flexible polyurethane foam is blown off to form a three-dimensional network.
前記軟質ポリウレタンフォームを三次元網状骨格フォームとすることにより、インク収納容器内に軟質ポリウレタンフォームを圧縮状態で収納した際に軟質ポリウレタンフォームの毛細管現象が一層良好となり、インクジェット式プリンタへのインクの供給がより良好となる。 By forming the flexible polyurethane foam into a three-dimensional reticulated skeleton foam, the capillary action of the flexible polyurethane foam is further improved when the flexible polyurethane foam is stored in a compressed state in the ink storage container, and the ink supply to the ink jet printer is performed. Is better.
軟質ポリウレタンフォーム（セル膜の除去された三次元網状骨格フォーム）の硬さは、０．５〜１．５Ｎ／ｃｍ２が好ましい（ＡＳＴＭ Ｄ−３７５４、ＣＬＤ法、２５％圧縮準拠）。硬さが０．５Ｎ／ｃｍ ２ 未満の場合、インク収納容器内でインク保持体（軟質ポリウレタンフォーム）に保持されているインクが移動し易くなると共にインク保持体（軟質ポリウレタンフォーム）も変形し易くなり、インクを安定して保持することができなくなる。それに対して、硬さが１．５Ｎ／ｃｍ２を超える場合、インク収納容器にインク保持体（軟質ポリウレタンフォーム）を圧縮状態で収納するのが難しくなる。 The hardness of the flexible polyurethane foam (three-dimensional network skeleton foam from which the cell membrane has been removed) is preferably 0.5 to 1.5 N / cm 2 (ASTM D-3754, CLD method, 25% compression compliant). When the hardness is less than 0.5 N / cm 2 , the ink held in the ink holding body (soft polyurethane foam) is easily moved in the ink storage container and the ink holding body (soft polyurethane foam) is also easily deformed. Therefore, the ink cannot be stably held. On the other hand, when the hardness exceeds 1.5 N / cm 2 , it becomes difficult to store the ink holder (soft polyurethane foam) in the compressed state in the ink storage container.
軟質ポリウレタンフォーム（セル膜の除去された三次元網状骨格フォーム）の圧縮残留歪は、０．５〜６．５％（ＪＩＳ Ｋ ６４００−４：２００４準拠）が好ましい。６．５％を超える場合、インクカートリッジの長期使用により、インク収納容器内でインク保持体（軟質ポリウレタンフォーム）が弾性回復力を失い、前記インク漏れを生じるおそれがある。それに対して、０．５％未満の場合、反発弾性の高いインク保持体（軟質ポリウレタンフォーム）となり、インク収納容器へ圧縮状態で収納するのが難しくなる。前記圧縮残留歪は、前記範囲のなかでも、２〜５％がより好ましい。 The compression residual strain of the flexible polyurethane foam (three-dimensional network skeleton foam from which the cell membrane has been removed) is preferably 0.5 to 6.5% (based on JIS K 6400-4: 2004). If it exceeds 6.5%, the ink holder (soft polyurethane foam) may lose its elastic recovery force in the ink storage container due to long-term use of the ink cartridge, which may cause the ink leakage. On the other hand, if it is less than 0.5%, it becomes an ink holder (soft polyurethane foam) with high impact resilience, and it becomes difficult to store it in an ink storage container in a compressed state. The compression residual strain is more preferably 2 to 5% in the above range.
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。表１及び表２の配合からなるポリウレタン発泡原料を用いて、公知のスラブ発泡体の製造方法により軟質ポリウレタンフォームを製造した。スラブ発泡体の製造方法は、２液性ポリウレタンフォームの連続スラブ発泡成形法であり、連続生産が可能なものである。２液性ポリウレタンフォームの連続スラブ発泡成形法では、所要のコンベア上にポリオール成分（ポリオール、発泡剤、触媒、整泡剤等）とポリイソシアネート成分（ポリイソシアネート）からなる２液の反応混合液を注入機から吐出し、移動するコンベア上で常温大気圧下、自由発泡させて硬化を行うと共に、所定の長さに裁断してスラブストックを得る。前記スラブストックは、コンベア上に設けられた加熱炉でキュアを行うことにより、スラブ発泡体からなる軟質ポリウレタンフォームの完成品が得られる。なお、前記２液の反応混合液の混合及び吐出方法は、いわゆるワンショット法と称される方法で行われる。すなわち、前記ポリオール成分とポリイソシアネート成分をそれぞれ別のタンクに収納し、前記注入機における混合機構としてのチャンバーにポリイソシアネート成分とポリイソシアネート成分を吐出してチャンバー内で混合した後、該チャンバーから前記コンベア上に吐出させて行う。 Examples of the present invention and comparative examples will be described below. A flexible polyurethane foam was produced by a known method for producing a slab foam, using a polyurethane foam raw material having the composition shown in Tables 1 and 2. The manufacturing method of a slab foam is a continuous slab foam molding method of a two-component polyurethane foam, and continuous production is possible. In the continuous slab foam molding method of a two-component polyurethane foam, a two-component reaction mixture composed of a polyol component (polyol, foaming agent, catalyst, foam stabilizer, etc.) and a polyisocyanate component (polyisocyanate) is placed on a required conveyor. The slab stock is obtained by discharging from an injection machine and curing by free foaming at room temperature and atmospheric pressure on a moving conveyor, and cutting into a predetermined length. The slab stock is cured in a heating furnace provided on a conveyor to obtain a finished product of a flexible polyurethane foam made of a slab foam. The mixing and discharging method of the two-component reaction mixture is performed by a so-called one-shot method. That is, the polyol component and the polyisocyanate component are respectively stored in separate tanks, and after the polyisocyanate component and the polyisocyanate component are discharged into the chamber as a mixing mechanism in the injection machine and mixed in the chamber, It is discharged on the conveyor.
このようにして得られた軟質スラブ発泡体からなる軟質ポリウレタンフォームに対して、さらに熔解処理を行うことによりセル膜の除去を行い、三次元網状骨格フォームとして実施例１〜９及び比較例１〜１０のインク保持体を製造した。 The soft polyurethane foam composed of the soft slab foam thus obtained was subjected to further melting treatment to remove the cell membrane, and Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained as three-dimensional network skeleton foams. Ten ink holders were produced.
表１及び表２におけるポリエーテルポリオール１は、品番「ＧＰ３０５０」、平均分子量３０００、官能基数３、水酸基価５６．１、三洋化成工業株式会社製、ポリエーテルポリオール２は、品番「ＳＢＵ−０１２７」、平均分子量１９００、官能基数６、水酸基価１７５、住友バイエルウレタン株式会社製、ポリエーテルポリオール３は、品番「ＦＡ３１１Ｅ」、平均分子量６７００、官能基数５、水酸基価４２、三洋化成工業株式会社製、ポリエーテルポリオール４は、品番「ＰＥＧ−２００」、平均分子量２００、官能基数２、水酸基価５６１、三洋化成工業株式会社製、ポリエーテルポリオール５は、品番「テスラック２４６７」、平均分子量１０００、官能基数２、水酸基価１１２、日立化成ポリマー株式会社製である。ポリエーテルポリオール２は本発明における平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールに相当する。アミン系触媒はトリエチレンジアミン、スズ系触媒はスタナスオクトエート、整泡剤は、シリコーン系、品番「Ｌ−５２０」、日本ユニカー株式会社製である。ポリイソシアネートは、実施例５のみが２，４異性体比率６５％のトルエンジイソシアネート、品番「コロネート Ｔ−６５」、日本ポリウレタン工業株式会社製、他の実施例および比較例が２，４異性体比率８０％のトルエンジイソシアネート、品番「コロネート Ｔ−８０」、日本ポリウレタン工業株式会社製である。 Polyether polyol 1 in Table 1 and Table 2 is product number “GP3050”, average molecular weight 3000, functional group number 3, hydroxyl value 56.1, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., polyether polyol 2 is product number “SBU-0127”. , Average molecular weight 1900, functional group number 6, hydroxyl value 175, manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., polyether polyol 3, product number “FA311E”, average molecular weight 6700, functional group number 5, hydroxyl value 42, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Polyether polyol 4 is product number “PEG-200”, average molecular weight 200, number of functional groups 2, hydroxyl value 561, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., polyether polyol 5 is product number “Teslac 2467”, average molecular weight 1000, number of functional groups 2, hydroxyl value 112, manufactured by Hitachi Chemical Polymer Co., Ltd. The polyether polyol 2 corresponds to the polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250 in the present invention. The amine-based catalyst is triethylenediamine, the tin-based catalyst is stannous octoate, and the foam stabilizer is silicone-based, product number “L-520”, manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd. As for polyisocyanate, only Example 5 is toluene diisocyanate having a 2,4 isomer ratio of 65% , product number “Coronate T-65”, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., and other examples and comparative examples have 2,4 isomer ratio 80% toluene diisocyanate, product number “Coronate T-80”, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.
実施例１〜実施例４は、ポリイソシアネートの２，４異性体比率を８０ｗｔ％、イソシアネートインデックスを１１８とし、全ポリエーテルポリオールにおけるポリエーテルポリオール２の量を５重量％〜３０重量％の範囲で変化させた例、実施例５は実施例３におけるポリイソシアネートの２，４異性体比率を６５ｗｔ％とした例、また実施例６〜実施例７はポリイソシアネートの２，４異性体比率を８０ｗｔ％としてイソシアネートインデックスを１１０〜１２０の範囲で変化させた例、実施例１と実施例８および実施例９はポリイソシアネートの２，４異性体比率を８０ｗｔ％、イソシアネートインデックスを１１８として発泡剤（水）の量を変化させた例である。 In Examples 1 to 4, the 2,4 isomer ratio of polyisocyanate is 80 wt%, the isocyanate index is 118, and the amount of polyether polyol 2 in the total polyether polyol is in the range of 5 wt% to 30 wt%. Example 5 was changed, Example 5 was an example in which the polyisocyanate 2,4 isomer ratio in Example 3 was 65 wt%, and Examples 6 to 7 were polyisocyanate having a 2,4 isomer ratio of 80 wt%. In Examples, Example 1 and Examples 8 and 9, in which the isocyanate index was changed in the range of 110 to 120%, the ratio of 2,4 isomers of polyisocyanate was 80 wt%, the isocyanate index was 118, and the blowing agent (water This is an example in which the amount of) is changed.
比較例１〜比較例３は実施例１〜実施例４と対応させた例であって比較例１はポリエーテルポリオール２の量を本発明の範囲外の０重量％とした例、比較例２はポリエーテルポリオール２の量を本発明の範囲外の４０重量％とした例、比較例３はセル膜が除去されていない例である。また、比較例４〜比較例６はポリエーテルポリオール２に代えてポリエーテルポリオール３〜５を使用した例、比較例７および比較例８は実施例３の配合においてイソシアネートインデックスを本発明の範囲外とした例、比較例９および比較例１０は実施例３の配合において発泡剤（水）の量を変化させた例である。 Comparative Examples 1 to 3 are examples corresponding to Examples 1 to 4, and Comparative Example 1 is an example in which the amount of polyether polyol 2 was 0% by weight outside the scope of the present invention, Comparative Example 2 Is an example in which the amount of polyether polyol 2 is 40% by weight outside the range of the present invention, and Comparative Example 3 is an example in which the cell membrane is not removed. Comparative Examples 4 to 6 are examples in which polyether polyols 3 to 5 were used instead of polyether polyol 2, and Comparative Example 7 and Comparative Example 8 had an isocyanate index outside the scope of the present invention in the formulation of Example 3. Example 9, Comparative Example 9 and Comparative Example 10 are examples in which the amount of the foaming agent (water) was changed in the formulation of Example 3.
実施例１〜実施例９においては、何れも軟質ポリウレタンフォームを良好に発泡させることができた。それに対し、比較例２、比較例５、比較例８および比較例１０については、軟質ポリウレタンフォームの発泡時にガスがフォームから抜けず、発泡状態の良好なフォームが得られなかった。 In each of Examples 1 to 9, the flexible polyurethane foam could be foamed satisfactorily. On the other hand, in Comparative Example 2, Comparative Example 5, Comparative Example 8 and Comparative Example 10, gas did not escape from the foam when foaming the flexible polyurethane foam, and a foam having a good foamed state could not be obtained.
発泡状態の悪い比較例２、比較例５、比較例８および比較例１０を除く実施例および比較例のインク保持体（比較例３を除きセル膜が除去されたもの）に対して、一般物性として、密度（ＪＩＳ Ｋ ７２２２：１９９９）、硬さ（ＡＳＴＭ Ｄ−３５７４ ＣＬＤ法、２５％圧縮）、圧縮残留歪（ＪＩＳ Ｋ ６４００−４：２００４）、静摩擦係数（ＡＳＴＭ Ｄ−１８９４）、動摩擦係数（ＡＳＴＭ Ｄ−１８９４）を測定した。 General physical properties for the ink holders of Examples and Comparative Examples except for Comparative Example 2, Comparative Example 5, Comparative Example 8 and Comparative Example 10 in which the foamed state is poor (from which the cell film has been removed except for Comparative Example 3) Density (JIS K 7222: 1999), hardness (ASTM D-3574 CLD method, 25% compression), compression residual strain (JIS K 6400-4: 2004), coefficient of static friction (ASTM D-1894), dynamic friction coefficient (ASTM D-1894) was measured.
また、インク保持体特性として、発泡安定性、カートリッジ装着性（インク収納容器へのインク保持体の収納性）、インク保持性能を判断した。発泡安定性は、軟質ポリウレタンフォームの発泡時の状態により判断し、発泡成形時に軟質ポリウレタンフォームから内部発生した気体がフォーム表面から噴出した場合を○（良好）、前記気体がフォーム表面から噴出せず、フォームが自然冷却されるのにしたがってフォームに収縮が見られた場合を×（不良）とした。カートリッジ装着性（インク収納容器へのインク保持体収納性）は、軟質ポリウレタンフォームを長さ４３．５×幅３１×高さ１６．５ｍｍに切り出し、長さ４３．５×幅３１×高さ１３．２ｍｍの内空間を有する有底のインク収納容器に挿入することで評価した。前記インク収納容器に軟質ポリウレタンフォームを挿入する際、フォームとインク収納容器の内底面間に隙間を生じることなく挿入でき、しかもフォームをインク収納容器から突出することなく圧縮挿入できた場合（すなわち、フォームを高さ方向に１／１．２５に圧縮できた場合）に○（良好）、インク収納容器の底面に隙間が発生した場合あるいはインク収納容器内にフォームを収納できず、フォームがインク収納容器から突出した場合（すなわち、フォームを高さ方向に１／１．２５に圧縮できなかった場合）に×（不良）とした。インク保持性能は、水系ピグメント分散型のインクを満たした前記インク収納容器に前記寸法の軟質ポリウレタンフォームを圧縮挿入して蓋をしたインクカートリッジを、減圧下（ゲージ圧：−１６８．６ｍｍＨｇ）に１２時間放置し、インク収納容器からインク漏れが無い場合に○（良好）、インク漏れを生じた場合に×（不良）とした。測定結果は表１および表２の下部に示すとおりである。 Further, as the ink holding member characteristics, foaming stability, cartridge mounting property (storage property of the ink holding member in the ink storage container), and ink holding performance were determined. Foam stability is determined by the foaming state of the flexible polyurethane foam. ○ (good) when the gas generated from the flexible polyurethane foam blows out from the foam surface during foam molding (good), the gas does not blow out from the foam surface The case where shrinkage was observed in the foam as the foam was naturally cooled was defined as x (defective). The cartridge mounting property (ink holding member storage property in the ink storage container) was obtained by cutting a flexible polyurethane foam into a length 43.5 × width 31 × height 16.5 mm, and length 43.5 × width 31 × height 13 Evaluation was performed by inserting the ink container into a bottomed ink container having an inner space of 2 mm. When inserting the flexible polyurethane foam into the ink storage container, it can be inserted without causing a gap between the foam and the inner bottom surface of the ink storage container, and the foam can be compressed and inserted without protruding from the ink storage container (that is, ○ (when the foam can be compressed to 1/125 in the height direction) ○ (good), if there is a gap in the bottom of the ink storage container or the foam cannot be stored in the ink storage container, the foam is stored in the ink When protruding from the container (that is, when the foam could not be compressed to 1 / 1.25 in the height direction), x (defect) was determined. The ink holding performance is 12 under the reduced pressure (gauge pressure: -168.6 mmHg) of the ink cartridge in which the flexible polyurethane foam having the above dimensions is compressed and inserted into the ink storage container filled with the aqueous pigment dispersion type ink. When the ink was not left from the ink storage container and no ink leaked, it was marked as ◯ (good), and when ink leaked, it was marked as x (defect). The measurement results are as shown in the lower part of Tables 1 and 2.
測定結果から次のことがわかる。実施例１〜９は、発泡安定性、カートリッジ装着性（インク収納容器へのインク保持体収納性）およびインク保持性能の何れも良好であった。 The following can be seen from the measurement results. In Examples 1 to 9, all of foaming stability, cartridge mounting property (ink holding member storage property in the ink storage container) and ink holding performance were good.
それに対し、ポリエーテルポリオール２を含まない比較例１はカートリッジ装着性に劣り、ポリエーテルポリオール２の量が過剰の比較例２は発泡安定性に劣り、セル膜が存在する比較例３はインク保持性能に劣り、ポリエーテルポリオール２に代えてポリエーテルポリオール３〜５を用いる比較例４〜６において比較例４と６はカートリッジ装着性に劣り、比較例５は発泡安定性に劣っていた。またイソシアネートインデックスが本発明の範囲より低い比較例７はカートリッジ装着性に劣り、イソシアネートインデックスが本発明の範囲より高い比較例８は発泡安定性に劣っていた。一方、発泡剤（水）の量が実施例よりも少ない比較例９はカートリッジ装着性に劣り、発泡剤（水）の量が多い比較例１０は発泡安定性に劣っていた。 On the other hand, Comparative Example 1 containing no polyether polyol 2 is inferior in cartridge mounting property, Comparative Example 2 in which the amount of polyether polyol 2 is excessive is inferior in foaming stability, and Comparative Example 3 in which a cell film is present is ink retaining. In Comparative Examples 4 to 6 using polyether polyols 3 to 5 instead of polyether polyol 2, Comparative Examples 4 and 6 were inferior in cartridge mounting property, and Comparative Example 5 was inferior in foaming stability. Further, Comparative Example 7 having an isocyanate index lower than the range of the present invention was inferior in cartridge mounting property, and Comparative Example 8 having an isocyanate index higher than the range of the present invention was inferior in foaming stability. On the other hand, Comparative Example 9 in which the amount of the foaming agent (water) was smaller than that in Example was inferior in cartridge mounting property, and Comparative Example 10 in which the amount of foaming agent (water) was large was inferior in foaming stability.
また、実施例１〜９は比較例１，４，６，７，９と比べ静摩擦係数および動摩擦係数が小さいことから、フォームをインク収納容器に圧縮して挿入するのが容易になるものと思われる。特に実施例１〜９は、何れも静摩擦係数が１．０Ｎ以下であることからフォームを圧縮してインク収納容器に挿入し易くなっていると思われる。なお、比較例３は静摩擦係数および動摩擦係数が何れも１．０Ｎ以下であってカートリッジ装着性が良好であるが、インク保持性能において劣っており、インク保持体としては好ましいものではなかった。さらに、実施例１〜９はインラインでフォームをインク収納容器内に機械で挿入するのに適度な硬さであり、フォーム挿入装置への負荷を少なくできる。また、実施例１〜９は圧縮残留歪が小さいことから、インク収納容器内にフォームを挿入して長期間使用した場合に、インク収納容器内部でフォームがへたる（永久変形する）ことを防ぐことができ、インク収納容器の内面とフォーム間に隙間を生じ難いため、インクの染み出し、インク溜まりの発生を防ぐことができると予測できる。 In addition, since Examples 1 to 9 have smaller static friction coefficients and dynamic friction coefficients than Comparative Examples 1, 4, 6, 7, and 9, it seems that it is easy to compress and insert the foam into the ink storage container. It is. In particular, Examples 1 to 9 all have a static friction coefficient of 1.0 N or less, so it seems that the foam is easily compressed and inserted into the ink container. In Comparative Example 3, the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient are both 1.0 N or less and the cartridge mounting property is good, but the ink holding performance is inferior, and it is not preferable as the ink holding member. Further, the first to ninth embodiments have an appropriate hardness for inserting a foam into an ink storage container in-line by a machine, and can reduce the load on the foam insertion device. In Examples 1 to 9, since the compressive residual strain is small, when the foam is inserted into the ink container and used for a long time, the foam is prevented from sagging (permanently deformed) inside the ink container. In addition, since it is difficult to form a gap between the inner surface of the ink container and the foam, it can be predicted that it is possible to prevent the ink from seeping out and the ink pool.
Claims (2)
前記ポリオールがポリエーテルポリオールのみからなると共に、全ポリエーテルポリオールの５〜３０重量％が平均分子量１７５０〜２２５０、水酸基価１５０〜２５０のポリエーテルポリオールからなり、
イソシアネートインデックスが１１０〜１２０、
前記軟質ポリウレタンフォームがセル膜の除去された三次元網状骨格フォームからなり、
靜摩擦係数（ＡＳＴＭ Ｄ−１８９４）が１．０Ｎ以下であることを特徴とするインク保持体。 In an ink holder made of a flexible polyurethane foam obtained by reacting a polyol and a polyisocyanate in the presence of a foaming agent, a catalyst, and a foam stabilizer,
The polyol consists only of polyether polyol, and 5 to 30% by weight of the total polyether polyol consists of polyether polyol having an average molecular weight of 1750 to 2250 and a hydroxyl value of 150 to 250,
Isocyanate index is 110-120,
Ri Do from the three-dimensional network skeleton forms the flexible polyurethane foam has been removed the cell membrane,
Ink holding member quietness friction coefficient (ASTM D-1894) is characterized by the following der Rukoto 1.0 N.
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