(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最外層がフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーで構成されている未架橋のチューブを複数本横列又は束ねた状態で密着した後、電離性放射線を照射し、架橋と同時にこれらの隣接するチューブ同士を接着する多連チューブの製造方法。
【請求項２】
前記チューブを押出成形により生成する、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記生成されたチューブを、ドラム上にチューブ間が密接するように巻きつけ、得られるチューブの列または束をばらけ防止用のテープでまとめ、さらにそれらのチューブの列又は束を任意の個所で切断して、ドラムから外すことにより、チューブ同士を密着させる、請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
前記チューブの少なくとも１本のチューブが、２層または多層構造である、請求項１記載の製造方法。
【請求項５】
前記２層または多層構造のチューブの内層が供給しようとする流体に対する耐薬品性を有する高分子材料である、請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記チューブの断面が円形状または多角形状である、請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多連チューブの製造方法に関する。さらに詳しくは、複数色のインクなどの流体を供給するための多連チューブの製造方法に関する。なお、本発明で使用する用語であるチューブとは、その断面形状が円形のもの以外に多角形のもの、例えば正三角形、正四角形、正六角形のものを含むものとする。また、多連チューブとは円形状及び多角形のものが複数本(２本も含む)密接状態で、横列又は束ねた状態で並んでおり、これらがお互いに強固に接着しているものをいう（図１〜４参照）。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業の発展に伴い、耐薬品性、耐油性、耐溶剤性、耐熱性などに優れた柔軟なチューブが求められている。一方、この要望に沿う研究も種々行われており、例えば特開平１０−０５２８８５、特開２００１−１９３６５９はフッ素ゴムやフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーを原料とする柔軟なチューブについて開示している。
【０００３】
フッ素ゴム及び樹脂は耐薬品性、耐油性、耐溶剤性、耐熱性において、ほかのゴム及び樹脂にない優れた特性を有しており、パッキン、ガスケット、チューブ等に成形加工され、特に自動車産業、ＯＡ機器、半導体産業、化学工業、理化学分野などで広く利用されていることは良く知られている。しかし、フッ素樹脂チューブは柔軟性に乏しいため、屈曲半径が大きく、肉厚があるとパイプのようになるため、屈曲して使用するところには使えない。従って、耐薬品性、耐溶剤性、耐熱性に優れ、且つ柔軟性に優れたチューブ材料としては必然的にフッ素ゴム系のものとなる。
【０００４】
現在、実用的に使用されているフッ素ゴム系材料は２つに大別される。その一つは一般にフッ素ゴムといわれるもので、充填剤や架橋剤を添加し、化学的に架橋を行うタイプであり、今一つは一般に熱可塑性エラストマーに分類されるもので、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーと呼ばれているものである。
【０００５】
前者の加工には複雑な加硫工程が必要であり、また加硫剤、安定剤、充填剤などが入っており、薬品と接触した場合にこれら添加物が溶出する可能性があるが、後者は、加硫剤を必要としない。このフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーは既に開発されており、実際に使用されている。特公平０２−３６３６５に開示されている技術によれば、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーは、その結晶相としてビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などを使用し、ゴム相としてはビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体などが用いられている。上記結晶相とゴム相は、謂所ブロック的に共重合した構造を有しており、結晶相の融点以下では、結晶相が物理的な架橋点となって成形体の強度を発現する。結晶相の融点以上で結晶は融解し、全体が流動状態になるので押出成形、射出成形、圧縮成形などの加熱成形加工を容易に行うことができ、種々形状の成形品を得ることができる。このようなフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーには、たとえば、ダイキン工業株式会社からダイエルサーモプラスチックなる商品名で市場に提供されている。
【０００６】
一般に熱可塑性エラストマーは加熱成形加工のみでも、ある程度の強度が得られるが、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーは、成形品に電離性放射線を照射することにより、フッ素ゴムなどに通常添加する架橋剤なしに架橋を行うことができ、この処理により更に強度、圧縮永久歪、耐熱温度などの物性が向上する。
【０００７】
フッ素系熱可塑性エラストマーは、一般のフッ素ゴムと異なりカーボン粉末、受酸剤、加硫剤等の添加剤を含まないので透明性に優れており、更に使用に当たって添加物が溶出して接触する溶液や器物を汚染することがない特徴を有している。
【０００８】
フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーチューブ自体はすでに開発されている。このチューブは、耐薬品性、耐油性、耐溶剤性、耐熱性、透明性に優れており、しかも柔軟であるので、理化学機器分野、電子機器分野、医薬品分野、化学工業分野等に広く使用されている。特に薬液を輸送するチューブポンプの材料として好ましく利用されているし、ＯＡ機器にも用いられる。しかし、従来のチューブは一本ずつ単独で使用されているものであり、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーの多連チューブは存在しなかった。
【０００９】
ところで、大型のカラーインクジェットプリンタでは複数色のインクを供給するために複数本のチューブが使用される。インクジェットプリンタには家庭用の小型のものと大きな用紙、例えばＡ０(エイゼロ)用紙などに印刷する大型のものがある。小型のインクジェットプリンタは、カートリッジタイプのインクタンクが、可動する印刷ヘッドに取り付けられているが、大型のプリンタでは印刷ヘッドとインクタンクが離れて設置されており、その間をインク供給用のチューブで連結している。この場合、ヘッドの動きにつれてチューブも繰り返し屈曲することになる。従ってこのチューブには柔軟性と機械的強度が必要となる。
【００１０】
この大型インクジェットプリンタで使用されるインクのうち屋外での使用を目的とした印刷物を印刷するインクは、一般に有機溶剤で溶解されるもので、インク輸送用のチューブには優れた耐薬品性とバリア性が要求される。また、タンクから印刷ヘッドにインクが供給されているかどうかを確認するためにはチューブは透明であることが好ましい。
【００１１】
これらのチューブは色の数だけ必要とされるが、前述のようにヘッド部分が大きく稼動するため、これら数本のチューブをまとめておかないと絡まったり、チューブ同士がこすれて音を発したり、こすれによって耐久性を著しくそこねることが懸念される。従ってインク輸送用チューブとしては隣接するチューブ間が強固に接着している多連チューブを使用することが好ましい。
【００１２】
従来、これらのヘッド部分とインクタンクをつなぐチューブとしては、主に塩化ビニルチューブ、シリコーンチューブ、各種エラストマーチューブなど柔軟なチュ−ブが使用されてきた。
【００１３】
また、これらの非フッ素系熱可塑性チューブを横列又は束ねた状態で接着させた多連チューブも既に実用に供されている。多連チューブの加工技術としては、熱によるよる融着、接着剤を使用することによる接着、押出金型による一体成形などがある。
【００１４】
非フッ素系熱可塑性チューブ同士を熱によって融着する場合、隣接するチューブの接着面のみを溶融温度以上に加熱し、密着させる。これによって非フッ素系熱可塑性チューブ同士を融着させて多連チューブを形成することができる。
【００１５】
非フッ素系熱可塑性多連チューブを、接着剤を使用して形成する場合、隣接するチューブの接着面に接着剤を必要量塗布し、密着させ、接着剤を乾燥させて多連チューブとすることができる。この方法は、非フッ素系熱可塑性チューブだけでなく弾性体のもの、例えばシリコンゴムチューブなどの多連チューブの形成にも応用できる。
【００１６】
非フッ素系熱可塑性チューブやゴムチューブを押出成形により一体成形することも可能であるが、必要とする金型形状は複雑となり、また、各種チューブ径、形状、チューブ数が異なるたびに金型を製作をしなければならないため費用もかさみ、経済的ではない。
【００１７】
ところで、これら非フッ素系チューブには、この有機溶剤系インクに対し十分なバリア性、耐薬品性、耐久性を保持しているとは言い難く、特に塩化ビニルチューブなどは可塑剤、充填材等が含まれているため、有機系インク溶剤に接触したときにこれらの成分が溶出し、汚染する恐れもある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、透明で、耐薬品性、耐油性、耐溶剤性、耐熱性、バリア性等の化学的物性に優れていて、繰り返し屈曲などにも耐える機械的強度および柔軟性を持ち、絡まらず、複数のチューブがこすれて劣化することなく複数の液体を輸送することのできる多連チューブの製造方法を提供することを技術的課題とする。
【００１９】
【課題に対する検討】
本発明者らは、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーを最外層としたチューブについて、前述した従来の技術を種々試みた。熱による融着を試みたところ、溶融温度以下でチューブの全面にわたってクラックが発生し、多連チューブを得ることが出来なかった。ＳＢＲ、アクリル系ラテックス接着剤による接着を試みたところ、接着強度は不十分であり外観も悪いため実用に供し得なかった。
【００２０】
一方、本発明者らは未架橋のフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーのシートを重ねた状態で電離性放射線を照射したところ、シート間は強固に接着することを偶然見出した。この現象をチューブに応用して、隣接するチューブ間が強固に接着した多連チューブの開発に成功したのである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の多連チューブの製造方法は、最外層がフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーで構成されている未架橋のチューブを複数本横列又は束ねた状態で密着した後、電離性放射線を照射し、架橋と同時にこれらの隣接するチューブ同士を接着することを特徴としている（請求項１）。ここでいう「架橋」とは、合成樹脂の物理的強度およびその耐熱性を向上させるために行うものであって、接着のために用いる接着剤の硬化を除く。例えば、加硫剤による架橋、チューブの材料に用いられる熱硬化性樹脂、感光性樹脂等の硬化、チューブ材料に用いられる合成樹脂の放射線による架橋等をいう。
【００２２】
このような多連チューブの製造方法であって、前記チューブを押出成形により生成するものが好ましい（請求項２）。また、前記生成されたチューブを、ドラム上にチューブ間が密接するように巻きつけ、得られるチューブの列または束をばらけ防止用のテープでまとめ、さらにそれらのチューブの列又は束を任意の個所で切断して、ドラムから外すことにより、チューブ同士を密着させてもよい（請求項３）。さらに、前記チューブの少なくとも1本のチューブが、２層または多層構造であるものがよい（請求項４）。また、２層または多層構造である場合、前記２層または多層構造のチューブの内層が供給しようとする流体に対する耐薬品性を有する高分子材料であってもよい（請求項５）。さらに、前記チューブの断面が円形状であっても、多角形状であっても良い（請求項６）。
【００２３】
【作用および発明の効果】
本発明の多連チューブの製造方法（請求項１）では、各チューブが架橋の可能な合成樹脂材料で構成されており、かつ、各チューブの最外層同士が架橋と同時に接着され、一体化されているため、合成樹脂材料で製造された各チューブの接着を架橋と同時にできる。これにより、合成樹脂材料の接着に使われる接着剤が不要となり、また、多連チューブの製造工程を短縮することができる。
【００２４】
前記最外層が電離性放射線を照射することで架橋される合成樹脂であるため、電離性放射線を照射することで、多連チューブの架橋および、その架橋と同時に接着をすることができる。
【００２５】
前記最外層がフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーで構成されているため、耐熱性、耐油性、耐溶剤性、バリア性等の化学的物性が優れている。さらに、繰り返しの屈曲などにも耐える機械的強度及び柔軟性を持つことができる。さらに、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーは透明度が高く、この材料単体もしくは透明度の高い内層との組み合わせにより、透明度の高いチューブの製造も可能である。多連チューブとして用いることにより、絡まらず、さらに複数チューブがこすれて劣化することがなく、複数の液体を輸送することができる。
【００２６】
前述の最外層がフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーである多連チューブにおいて、複数本の柔軟なチューブの少なくとも一本のチューブを二層又は多層構造にする場合（請求項３）、内層を通過する複数の液体との化学的作用および、使用目的に応じて最内層の材料を変えることができる。
【００２７】
前記チューブの断面が円状の場合は（請求項５）、物理的に柔軟であり、機械的強度が高い。
【００２８】
前記チューブの断面が多角形状である場合は（請求項６）、その多連チューブが使われている物理的個所に応じて、その形状を変化させることができる。さらに、束ねている場合、隙間なく多連チューブを成形することができる。
【００２９】
さらに、本発明の製造方法は、放射線架橋により接着させることで、架橋と接着の工程を一度にすることができる。さらにエッチング等の複雑な後処理もいらない。また、接着剤等の中間剤を用いることなく接着させることができるので、経済的であり、手間も省くことができ、かつ、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーの物性を維持し、多連チューブを製造することができる。
【００３０】
チューブを密着させる方法としては（請求項３）、１本又は２本の前記チューブをドラム上にチューブ間が密接するように巻きつけ、得られるチューブの列又は束をばらけ防止用のテープでまとめ、さらに、それらのチューブの列または束の個所を切断しドラムからはずすことにより密着させることができる。
【００３１】
【実施の形態】
つぎに図面に基づいて、本発明の多連チューブの製造方法を説明する。図１ａ、図１ｂ、図２ａ、図２ｂ、図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、は本発明の製造方法により製造された多連チューブの一実施形態を示す斜視図であり、図５は巻取機（ドラム）の概略図であり、図６はチューブをドラムに巻いたときの概略図であり、図７はチューブをドラムから取り外したときの概略図であり、図８は縦引裂強度測定方法の概略図であり、図９は横剥離強度測定方法の概略図である。
【００３２】
図１ａは、断面が円形のチューブ１を2本以上横列に並べた多連チューブである。断面が円形である多連チューブでは、隣り合うチューブの接する面積が小さいので、チューブ同士の隙間を切断しやすい。
【００３３】
図１ｂは断面が三角形であり、内部空洞の形状が円形である同径のチューブ２を二本以上並べた多連チューブである。図１ｂは底辺が上下交互にくるように並べてある。
【００３４】
図２ａは断面が正方形であり、内部空洞の形状が円形であるチューブ３であり同型のチューブを並べた多連チューブである。断面は正三角形、正方形に限定されるものでなく、幾何学的に水平に並べられるものであれば構わない。
【００３５】
図２ｂは断面が直角二等辺三角形であり、内部空洞の形状が円形である同型のチューブ４を並べた多連チューブである。直角二等辺三角形の直角の頂点を中心として並べることによって、多連チューブの断面が正方形を形成している。さらに、直角二等辺三角形に限定されるものでなく、θの角度によって正多角形を形成しても構わない。
【００３６】
図３ａは、断面が長方形（正方形を含む）などの平行四辺形であり、内部空洞の形状が円形であるチューブの多連チューブである。図３ａの例では、チューブ５の一辺の長さはチューブ６の２倍であり、一本のチューブ５に対し二本のチューブ６を横列に並べている。大小チューブの一辺の長さの相違はこれに限定されるものでなく、一本のチューブに対して三本以上のチューブを横列につなげても構わない。
【００３７】
図３ｂは、断面が長方形であり、内部空洞の形状が円形であるチューブ7と、断面が直角三角形であり、内部空洞の形状が円形であるチューブ８とで構成されている多連チューブである。図３ｂに示すように、チューブ８を二本組み合わせて長方形を形成し、チューブ７の一辺に隣接させることで一本のチューブ７に対して二本のチューブ８を横列につなげている。
【００３８】
図４ａは、図１ａの多連チューブを重ねたものである。この場合、段数は制限されない。さらに、前記示した多連チューブ図２ａ、図２ｂ、図３ａ、図３ｂを重ねたものであっても構わない。これら実施例の多連チューブは耐熱性、耐油性、耐溶剤性、バリア性の化学的物性が優れており、透明度も高い。さらに、繰り返しの屈曲などにも耐える機械的強度及び柔軟性を持つ。
【００３９】
図４ｂは前記チューブの断面が円状で、二層であるものの多連チューブである。外層９、内層１０からなっている。外層９はフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーであり、内層１０は柔軟な高分子材料であれば良い。この多連チューブは断面の形状、及びその大きさは任意であり、さらにその組み合わせも限定されるものではない。
【００４０】
フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーは、結晶相とゴム相が、所謂ブロック的に共重合した構造を有している。これらの結晶相としては、（１）ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体や（２）エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などを使用し、ゴム相としてはビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体などが用いられている。前述のブロック的共重合の構造が、結晶相とゴム相の組み合わせであり、そのものが電離性放射線を照射することで架橋することができるものであれば、これに限定するものではない。
【００４１】
本発明の製造方法は、原料としての未架橋のフッ素ゴム系熱可塑性エラストマーを加熱乾燥させ、その後、押し出し成形金型を介して、押出機より押出し、チューブを生成した。図５に示す巻取機を用い、前記チューブ２０をドラム２１に隣接した状態で必要な回数巻きつけた（図６参照）。束ねた多連チューブを作成する場合は、チューブを巻きつけたドラムにさらにチューブを巻きつけて作成する。図７に示すように、チューブの固定は隣接するチューブがばらけないように、チューブ３１の両端に粘着テープ３２で固定し、また中心部二ヶ所は柔軟なフィルム３３を用いて静電気力で固定する。任意の長さにチューブを切断し、ドラムよりチューブを取り外す。そのチューブを袋に入れ、袋の中を真空にすることによってチューブがばらけないように密着させた状態で固定させる。このチューブに電離性放射線照射を行う。電離性放射線は０ｋＧｙ〜５００ｋＧｙが好ましい。以下に実施例に基づいて、本発明を詳細に説明するが、発明の範囲を限定するものではない。
【００４２】
【実施例】
【実施例１】
フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーとしてダイキン工業株式会社のダイエルサーモプラスチックＴ−５３０のペレットを使用した。原料は押出機のホッパーに供給する前に、１００℃で1時間乾燥した。押出機は耐蝕性の優れたシリンダー、スクリューを持つシリンダー径４０ｍｍ、Ｌ/Ｄ２５のものを使用した。押出成形用金型を取り付け、内径３ｍｍ、外径５ｍｍの未架橋フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーチューブを押出した。
【００４３】
図６に示すように直径３２０ｍｍのドラムに前述のチューブを隣接した状態で８回巻きつけた。このとき使用したチューブの総長さは約８ｍである。図６に示す端末２２からチューブｈまでを粘着テープでばらけないように固定し、また端末２３からチューブｂまでも同様に固定する。このとき、隣接するチューブ間がばらけないように任意の場所で４箇所固定した。端末以外の固定には粘着剤がチューブにつかないように柔軟なフイルムを使用し、静電気力で接着させた。しかる後、点線２４に沿ってカッターでチューブを切断し、ドラムより取り外した。次に取り外した状態を図７に示す。ドラムより取り外した相互に密着した８連チューブに電離性放射線照射を行った。放射線照射後、電気炉で１００℃雰囲気下、一晩放置することによってチューブの色抜きを行った。かくして、約１ｍの８連チューブを得ることが出来た（図１a参照）。隣接するチューブ間は強固に接着したものであり、ばらけ防止に使用した粘着テープを取り外しても、ばらけることはなく大型インクジェットプリンタの多色インク輸送用チューブとして使用可能であった。
【００４４】
【実施例２】
次に２層チューブの多連チューブ作製方法を示す。原材料としてダイキン工業株式会社のダイエルサーモプラスチックＴ−５３０と、住友３ＭのダイニオンＴＨＶ５００Ｇのペレットを使用した。原料はどちらとも押出機のホッパーに供給する前に、１００℃で1時間乾燥した。押出機は実施例1と同様に耐蝕使用のもので、シリンダー径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ２５のものと３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ２５のものを使用した。４０ｍｍにはダイエルサーモプラスチック、シリンダー径３０ｍｍにはダイニオンをそれぞれ供給した。これらより内径３ｍｍ、外径５ｍｍの外層がダイエルサーモプラスチック、内層がダイニオンの未架橋フッ素ゴム系熱可塑性エラストマーチューブを押出した。次に実施例１と同様にして８連チューブを成形し、電離性放射線架橋を行い、１ｍの２層多連チューブを得ることが出来た。ここで、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー多連チューブの接着強度の測定結果を示す。測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２８−１を参考にチューブ接着部分の引裂き強度(図８参照)、及びチューブを横から引っ張ったときの剥離強度(図９参照)により行った。試料として、内径３ｍｍ、外径５ｍｍのチューブが８本並列に並んだ多連チューブを使用した。比較として内径２ｍｍ、外径４ｍｍの塩化ビニル製多連チューブでも同様の測定を行った。
【００４５】
縦引裂き強度は、１００ｍｍの多連チューブの、任意の個所のチューブ間接着部分を、半分の５０ｍｍまで裂き、引張試験機４１にて裂いたチューブそれぞれの端部４２、４３を互いに逆向きに引っ張り、測定した。この試験を５回繰り返し、得られたデータの平均値をとった。次に横方向の剥離強度を示す。これは多連チューブの両端のチューブ５１，５２を互いに逆向きに引張試験機５０にて引っ張り、剥離したときの強度を測定した。この試験を３回繰り返し、得られたデータの平均値をとった。以下、表１にこの結果を示す。
【００４６】
【表１】
0004139619.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１ａ、図１ｂは本発明の製造方法により製造された多連チューブの実施形態を示す斜視図である。
【図２】  図２ａ、図２ｂは本発明の製造方法により製造された多連チューブの他の実施形態を示す斜視図である。
【図３】  図３ａ、図３ｂは本発明の製造方法により製造された多連チューブの他の実施形態を示す斜視図である。
【図４】  図４ａ、図４ｂは本発明の製造方法により製造された多連チューブの他の実施形態を示す斜視図である。
【図５】  巻取機（ドラム）の概略図である。
【図６】  チューブを図５のドラムに巻いたときの概略平面図である。
【図７】  チューブをドラムから取り外したときの概略図である。
【図８】  縦引裂強度測定方法の概略図である。
【図９】  横剥離強度測定方法の概略図である。
【符号の説明】
１        チューブ
２        チューブ
３        チューブ
４        チューブ
５        チューブ
６        チューブ
７        チューブ
８        チューブ
９        チューブの外層
１０      チューブの内層
２０      チューブ
２１      ドラム
３１      チューブ
３２      粘着テープ
３３      フィルム
【図１】
0004139619.tif 000003
【図２】
0004139619.tif 000004
【図３】
0004139619.tif 000005
【図４】
0004139619.tif 000006
【図５】
0004139619.tif 000007
【図６】
0004139619.tif 000008
【図７】
0004139619.tif 000009
【図８】
0004139619.tif 000010
【図９】
0004139619.tif 000011