(57)【要約】【課題】  簡単かつ費用をあまりかけず、インキから連行ガスを除去する膜接触器を記載する。【解決手段】  液体を脱泡するための膜接触器１４であって、インキ２２を分布させるための孔のあいた２８中心チューブ２６と、該チューブを取り囲んでいる、端部を有する複数の中空繊維膜３４と、該端部に位置するチューブシートと、該複数の中空繊維膜と該チューブシートとを取り囲んでいる外殻と、該膜の内面で限定される管腔側と、該孔のあいた中心チューブと、該膜の外面と、該外殻とで限定される外殻側とを含んでなり、該膜は、単層のスキン付きのポリメチルペンテン中空繊維微多孔質膜であり、該スキンはインキとの接触のために前記外殻側上にある膜接触器。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を脱泡するための膜接触器であって、
インキを分布させるための孔のあいた中心チューブと、
該チューブを取り囲んでいる、端部を有する複数の中空繊維膜と、
該端部に位置するチューブシートと、
該複数の中空繊維膜と該チューブシートとを取り囲んでいる外殻と、
該膜の内面で限定される管腔側と、
該孔のあいた中心チューブと、該膜の外面と、該外殻とで限定される外殻側と
を含んでなり、
該膜は、単層のスキン付きのポリメチルペンテン中空繊維微多孔質膜であり、該スキンはインキとの接触のために前記外殻側上にある膜接触器。
【請求項２】
前記中心チューブは、ブロックをさらに含む請求項１に記載の膜接触器。
【請求項３】
前記複数の中空繊維膜の第二の端部に前記中心チューブを取り付ける第二のチューブシートをさらに含む請求項１に記載の膜接触器。
【請求項４】
前記中心チューブが、流れを転換するバッフルをさらに含む請求項１に記載の膜接触器。
【請求項５】
インキ脱泡システムであって、
インキ溜と、
該インキ溜と液結合している膜接触器であって、該膜接触器は、孔のあいた中心チューブと、該チューブを取り囲んでいる、端部を有する複数の中空繊維膜と、該端部に位置するチューブシートと、該複数の中空繊維膜と該チューブシートとを取り囲んでいる外殻と、該膜の内面で限定される管腔側と、該孔のあいた中心チューブと、該膜の外面と、該外殻とで限定された外殻側とを含んでなり、該膜は、単層のスキン付きのポリメチルペンテン中空繊維微多孔質膜であり、該スキンは前記外殻側上にある膜接触器と、
該膜接触器と液結合している末端使用アプリケーションと
を備えるシステム。
【請求項６】
前記中心チューブは、ブロックをさらに含む請求項５に記載の膜接触器。
【請求項７】
前記複数の中空繊維膜の第二の端部に前記中心チューブを取り付ける第二のチューブシートをさらに含む請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記中心チューブが、流れを転換するバッフルをさらに含む請求項５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜接触器を使用して、インキを脱泡する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を脱ガスするために、中空繊維膜接触器（hollow fiber membrane contactor）を使用することが公知である。例えば、Celgard Inc. of Charlotte,North Carolinaから市販されているLIQUI-CEL SemiPer（登録商標名）膜接触器を参照のこと。この接触器は、フルオロポリマーで塗布された、均一で、ノンスキンで、対称的なポリプロピレン微多孔質中空繊維膜を利用し、かつ感光性現像液、石版印刷プレート溶液及び写真フィルム及び原紙エマルジョンからガスを除去するのに使用されていた。この接触器では、中空繊維外面を前記液体が流れる。
【０００３】
インキ、例えばインキジェットプリンター用インキは、泡の形成に敏感である。インキが吐き出されるにつれての泡形成は、特に、印刷適用の質又はカートリッジ充填操作に対し有害となり得る。例えば参考として本明細書中に組み入れられている特許文献１のパラグラフ００１４を参照のこと。
【０００４】
膜に基づく幾つかの解決が、バブル−イン−インキ（bubble-in-ink）問題に提案されていた。例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４；特許文献５、特許文献６；特許文献７を参照のこと。膜の使用により、溶解しているガスを化学液から除去するための追加技術を類別する特許文献５、パラグラフ０００７に特に注意のこと。
【０００５】
特許文献２は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレート樹脂（パラグラフ０００８）から製造された膜の使用を開示しており、インキは、膜の管腔側を流れる（パラグラフ０００７）。
【０００６】
特許文献３は、フルオロ樹脂から製造された膜の使用を開示しており（請求項２）、インキは、膜の管腔側を流れる（要約）。
【０００７】
特許文献４（及びその関連事例である特許文献６）は、多孔質及び非孔質層を備えた複合（又は接合又は多層）膜の使用を開示しており、特に、ポリメチルペンテン（又はＰＭＰ又はポリ（４−メチルペンテン−１））の使用を示唆しており（パラグラフ００１８〜００２０）、インキは、膜の管腔側を流れる（要約）。
【０００８】
特許文献５は、多孔質及び非孔質層を備えた複合膜の使用を開示しており、両方の層のために、特に、ＰＭＰ（パラグラフ００２６及び００４８）の使用を示唆しており、インキは、膜の管腔側を流れる（パラグラフ００５４）。
【０００９】
特許文献７は、膜、中空繊維膜の使用を開示し、インキは膜の管腔側を流れる（第３欄、５５〜６５行）。
【００１０】
前記のそれぞれは、脱泡の目的を達成するのに適度に成功しているが、簡単かつ費用をあまりかけず、インキから連行ガスを除去する方法の需要がまだある。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０３３１６３号明細書
【特許文献２】特開平５−１７７１２号公報
【特許文献３】特開平１０−６０３３９公報
【特許文献４】特開平１０−２９８４７０公報
【特許文献５】欧州特許出願公開第１０３３１６２号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１０５２０１１号明細書
【特許文献７】米国特許第６０５９４０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、簡単かつ費用をあまりかけず、インキから連行ガスを除去する方法を提供することである。本発明は、インキの脱泡（又は脱ガス）の方法を指向する。
上記方法において、インキは、室温で、水の表面張力より低い表面張力を有する。
上記方法において、インキは、粘度０．８〜１０センチポアズ、比重０．７〜１．５ｇ／ｍｌ及び表面張力２０〜４０ダイン／ｃｍを有する。
上記方法において、膜接触器は、外部流動中空繊維膜モジュールであることが好ましい。
上記方法において、膜は、活性表面積０．１〜２０ｍ2を有する。
上記方法において、膜は、１００バレル未満の透過性を有する。
上記方法において、膜は、単層を有する。
上記方法において、膜は、半透性で、ガス選択性、不均質、液体不浸透性の膜である。
上記方法において、膜は、ポリメチルペンテンのホモポリマーである。
上記方法において、ジュールは、バッフルを含む。
上記方法において、真空は、２５〜２００トールの範囲である。
また、本発明はインキを脱泡するための方法であって、以下の段階：その中にガスを連行したインキを用意し、該インキは、粘度０．８〜１０センチポアズ、比重０．７〜１．５ｇ／ｍｌ及び表面張力２０〜４０ダイン／ｃｍを有し、複数の全体に非対称な中空繊維微多孔質膜を含んでなる膜接触器を用意し、該膜は接触器内で管腔側と外殻側を限定し、かつ活性表面積０．１〜２０ｍ2を有し、真空を用意し、真空は、２５〜２００トールの範囲であり、接触器の外殻側にガス連行インキを通過させ、接触器の管腔側に真空を適用し、膜を横切ってガス連行インキの脱泡を行うことを含む、インキの脱泡法である。
上記方法において、膜は、ポリメチルペンテンのホモポリマーである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の方法は、以下の段階：その中にガスを連行したインキを用意し、複数の全体に非対称性である中空繊維微多孔質膜を含む膜接触器を用意し、膜は接触器内で管腔側と外殻側を限定し、真空源を用意し、接触器の外殻側にガスを連行したインキを通過させ、接触器の管腔側に真空源を適用し、膜を横切ってガス連行インキの脱泡を行うことを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を説明する目的のために、現在好ましい形を図中に示す。しかしながら、本発明は、示されたまさにその配置及び手段に限定されるものではないことは理解されるであろう。
【００１４】
図面に関しては、同じ数字は同じ要素を示す。図１にインキ脱泡システム１０が示されている。インキ脱泡システム１０は、インキ溜１２を含む。膜接触器１４は、溜１２と液結合している。末端使用アプリケーション１６は、膜接触器１４と液結合している。末端使用アプリケーションは、インキジェットプリントヘッド（サーマル又はピエゾ電気）、インキカートリッジ充填ステーション又はインキであってよいが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
ここで使用されるように、インキは顔料又は染料を含有する液体である。インキは、有利には、室温での水（即ち、２０℃で７２．７５ダイン／ｃｍ及び３０℃で７１．２０ダイン／ｃｍ）より低い表面張力を有する。これらのインキは、有利には、コンピュータのプリンタ又は他のインキジェットタイプのプリンタで使用される。そのようなインキは、有利には、粘度０．８〜１０センチポアズ（ＣＰＳ）、比重０．７〜１．５ｇ／ｍｌ及び表面張力２０〜４０ダイン／ｃｍを有する。
【００１６】
膜接触器１４は、外部流動中空繊維膜モジュールであり、これは、以下に詳細に記述する。中空繊維膜接触器は、公知である。例えば、米国特許番号３２２８８７７、３７５５０３４、４２２０５３５、４９４０６１７、５１８６８３２、５２６４１７１、５２８４５８４、５４４９４５７を参照。このそれぞれは、参考として本明細書中に組み入れられている。膜接触器１４は、管腔側及び外殻側を有する。内側として公知でもある管腔は、中空繊維の管腔により、大部分が限定されている。外側として公知でもある外殻側は、部分的に、中空繊維の外面により限定されている。インキは、外殻側（又は外側）を通って移動し、一方、真空（又は真空及び掃気ガス）が管腔側（又は内側）に適用される。そのことにより、インキからの連行ガスは、外殻側から、膜を抜けて、管腔側へと通過する。接触器１４は、インキ（又は他の液体）に対し不活性又は無反応である成分から製造される。有利には、これらの成分は、プラスチックであるが、金属を使用することもできる。
【００１７】
膜は、半透性、ガス選択性、不均質、全体に非対称で液不浸透性の膜であるのが有利である。膜は、１００バレル未満（１０-8 standard ｃｍ3．ｃｍ／秒．ｃｍ2．ｃｍ（Ｈｇ））の浸透性を有する。膜は、有利には、活性表面積０．１〜２０ｍ2を有する。膜は、有利には、スキン付き膜であり、スキンは外殻側上にある。膜は、有利には単層膜（例えば、複合又は多層膜ではない）であり、ポリメチルペンテンのホモポリマーから製造されている。例えば、本明細書中に参考として組み入れられている、米国特許番号４６６４６８１を参照のこと。
【００１８】
図２に関しては、インキ２２は、中心チューブ２６のインキ入口２４を経て接触器１４に入ってくる。中心チューブ２６は、ブロック４６の直前に孔が空けられた区域２８を含む。インキ２２は、中心チューブ２６の入口２４を通って移動し、ブロック４６により転じられて、孔あき部（perforation）２８を経てチューブ２６を出る。次いで、インキ２２は、中空繊維３４の外面上を移動する。インキ２２は、ブロック３０の反対側上の孔あき部２８を経て、中心チューブ２６に再突入し、インキ出口３２を経てチューブ２６を出る。中空繊維３４は、中心チューブ２６を取り囲み、チューブシート３６を介して、チューブ２６の軸に一般に平行に保持される。中空繊維３４は、チューブシート（tube sheet）３６を抜けて延伸し、接触器１４のどちらかの端部のヘッドスペース（headspace）３８と連絡し、その結果、ポート４０と４２で引かれた真空４４は、ヘッドスペース３８を経て、管腔側と連絡する。例えば、ポート４０は、掃気ガスを導入するのにも使用でき、この掃気ガスは、連行ガスの除去を促進する。
【００１９】
図３に関しては、接触器１４'は、図２に示されたものと同じであるが、外殻側内に、流れを転換するバッフル４６が位置し、ポート４０が動かされていた。バッフル４６は、中空繊維３４の全ての外面にわたってインキの分布を促進するために追加されている。ポート４０を移動させて、ポート位置の非重要性を図示する。
【００２０】
図４に関しては、接触器１４"は、図示されるように、インキ出口３２を中心チューブ２６の終端から接触器外殻へと移動させた点で、接触器１４及び１４'とは異なる。真空４４は、ヘッドスペース３８と連絡し、これは、次に、中空繊維３４の管腔と連絡する。前記態様で図示される第二のヘッドスペースは、削除されている。インキ２２は、中心チューブ２６のインキ入口２４に進入する。インキ２２は、孔あき部２８を経て、チューブ２６から出て行き、中空繊維３４の外面を移動し、出口３２を経て外殻側から出る。出口３２は、外殻との連絡を保持するために、接触器の外側の他の位置にも置くことができる。
【００２１】
操作の際に、泡を形成する連行ガスは、膜を横切る濃度差、即ち拡散、によりインキから除去される。２５〜２００トールの範囲の真空は、膜の管腔側に施され、ガス連行インキは、膜の外殻側（又は外面）に接触する。濃度（ガスの分圧）差は、ガスを、外殻側のインキから、膜を通って、管腔側へと押しやる。更に、インキを管腔に対して、外殻側（又は外側）を通して送ることにより、接触器を通るインキの圧力降下を著しく減じる。このことは、外殻側スペースよりも、管腔を通る通路が一層大きな流れ抵抗を与えるからである。図５では、本発明による接触器の作業が、CELGARD社のSemiPer接触器の作業と比較されている。グラフは、２０℃、３５トール真空での水流速（ｌ／分）の関数として「溶解酸素（ＤＯ）の除去効率（％）」を図示する。インキの替わりに水を使用するが、接触器の作業は、前記条件での前記インキと類似しているように思える。上の曲線は、本発明（直径２．５インチ）の作業を表し、下の曲線は、SemiPer接触器（直径２．５インチ）の作業を表す。
【００２２】
本発明は、その精神又は本質的な属性から外れずに、他の特殊な形で具体化しても良い。従って、前記明細書よりも、本発明の範囲を示す添付クレームを参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】インキ脱泡システムの概略図である。
【図２】本発明により製造された、第一態様の膜接触器の概略図である。
【図３】第二態様の膜接触器の概略図である。
【図４】第三態様の膜接触器の概略図である。
【図５】本発明の接触器の作業に対するCELGARD社のSemiPer接触器の作業を図示するグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１４、１４'、１４"  接触器
２２  インキ
２４  インキ入口
２６  中心チューブ
２８  孔あき部
３２  インキ出口
３４  中空繊維
３８  ヘッドスペーサー
４４  真空
４６  バッフル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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