ブラシの製造方法及びブラシ
【課題】 ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いて得られるブラシを提供する。
【解決手段】 ブラシ繊維用糸条を整経する工程、整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程、ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程、ブラシ繊維用糸条を低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱することにより低溶融温度樹脂を加圧成形する工程、及び、前記溶解性樹脂を除去する工程を有するブラシの製造方法。
【解決手段】 ブラシ繊維用糸条を整経する工程、整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程、ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程、ブラシ繊維用糸条を低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱することにより低溶融温度樹脂を加圧成形する工程、及び、前記溶解性樹脂を除去する工程を有するブラシの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いて得られるブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ基体とブラシ繊維とからなるブラシは、種々の分野で使用されており、特に、洗浄、清掃、帯電、塗布、研削、研磨等の各種処理を行うブラシ等として好適に使用されている。例えば、製造工程において、異物の清掃、除去等に使用されるクリーニングブラシでは、クリーニングが不充分であると、異物の存在によって、得られる製品の品質が低下するという問題があった。
【０００３】
これに対して、一般的に使用される帯電ブラシを用いた例としては、特許文献１や特許文献２に示すように、荷電性能や除電性能に優れた導電性繊維とブラシ基体とからなる導電性ブラシを金属製の丸棒からなる支軸に螺旋状に巻き付け、接合することによって形成されたものが開示されている。
【０００４】
しかしながら、近年の技術革新に伴い、従来の導電性ブラシでは、除去能力が不充分であった。また、従来の導電性ブラシは、使用するにつれ、導電性繊維（ブラシ繊維）にへたりが生じ、帯電性能やクリーニング性能を長期にわたり維持することが困難であるという問題もあった。
更に、従来の導電性ブラシは、ブラシ基体が支軸から剥がれ易くなっており、導電性ブラシとしての役割を充分に果たせないだけでなく、機器自体を破壊してしまう可能性があった。
【０００５】
また、従来の導電性ブラシの作製方法としては、ブラシ繊維の一端部に接着剤を塗布してブラシ基体に固定する方法や、ブラシ繊維をパイル織りにより起毛してブラシ基体に織り込むことにより作製する方法も行われている。
しかしながら、接着剤で固定する方法では、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができないという問題や、ブラシ繊維が抜け易いという問題があった。
また、パイル織りにより起毛する方法では、ブラシ繊維の繊維密度が低くなるだけでなく、織り込み工程が煩雑となり、作業効率が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５６５３８号公報
【特許文献２】特開２００４−９３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いたブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ブラシ繊維用糸条を整経する工程、整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程、ブラシ繊維用糸条を交互に折り畳む工程、ブラシ繊維用糸条を前記低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱して低溶融温度樹脂を加圧成形する工程、及び、前記溶解性樹脂を除去する工程を有するブラシの製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
従来、ブラシを製造する方法としては、ブラシ繊維の一端部に接着剤を塗布してブラシ基体に固定する方法や、ブラシ繊維をパイル織りにより起毛してブラシ基体に織り込むことにより作製する方法が用いられていたが、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができないという問題や、作業効率が低下するという問題があった。
また、特に長いブラシ繊維のブラシを作製する場合に、所望の間隔でブラシ繊維が形成されたブラシを製造できないという問題もあった。
本発明のブラシの製造方法では、上述の方法を用いることで、ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることができ、かつ、ブラシを製造する際の生産効率を向上させることが可能となる。また、得られるブラシは、ブラシ繊維が脱離しにくいものとなる。
【００１０】
本発明のブラシの製造方法の一例について、図１〜５を使って説明する。なお、図１〜５は、横方向からの断面図である。
本発明では、まず、ブラシ繊維用糸条１１を整経した後、整経したブラシ繊維用糸条１１に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液ａと溶解性樹脂含有溶液ｂとを含浸させる。
これにより、ブラシ繊維用糸条１１に低溶融温度樹脂含浸部１１ａと溶解性樹脂含浸部１１ｂとが形成される。次いで、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条１１を乾燥機１２を用いて所定の温度で乾燥する（図１）。なお、図１の工程は一連の機器で行うことが好ましい。
次いで、乾燥後のブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程を行う（図２）。上記折りたたみ工程は、ブラシ繊維用糸条１１の低溶融温度樹脂含浸部１１ａと溶解性樹脂含浸部１１ｂとが、図３に示すような２層構造となるように行うことが好ましい。
更に、低溶融温度樹脂含浸部１１ａと溶解性樹脂含浸部１１ｂの２層構造となるように形成されたブラシ繊維用糸条１１を、低溶融温度樹脂の溶融温度以上、溶解性樹脂の溶融温度未満に加熱しながら、水平方向に加圧することにより、低溶融温度樹脂含浸部１１ａを熱成形する（図４）。
次いで、ブラシ繊維用糸条１１の溶解性樹脂含浸部１１ｂの溶解性樹脂を洗浄溶媒等を用いて除去した後、適度な長さに切断する工程を行う。これにより、ブラシ基体２とブラシ繊維１とを有するブラシが作製される（図５）。
【００１１】
本発明のブラシの製造方法では、まず、ブラシ繊維用糸条を整経する工程を行う。
上記ブラシ繊維用糸条の整経密度は、得られるブラシの繊維密度に応じて決定されるため、特に限定されないが、１５〜２００本／ｃｍが例示できる。
【００１２】
上記ブラシ繊維用糸条としては、低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液を含浸させることが可能なものであれば、特に限定されないが、例えば、綿糸、ポリエステル繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系糸、導電性繊維等を用いることができる。
上記ブラシ繊維用糸条はフィラメントであってもよい。上記フィラメントとしては、モノ又はマルチフィラメントを用いることができるが、マルチフィラメントを用いることが好ましい。
【００１３】
上記ポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートや、それらにジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分が共重合されたもの、あるいはそれらポリエステルをブレンドしたポリエステル等からなるものが挙げられる。さらには、生分解性ポリエステルとして知られるポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリε−カプロラクタム等の脂肪族ポリエステルでもよい。
【００１４】
上記ポリアミド繊維としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６９、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ポリメタキシレンアジパミドやこれら各成分を共重合したものやブレンドしたものからなる繊維等が挙げられる。
【００１５】
上記導電性繊維としては、炭素繊維の他、ナイロン系、アクリル系、ポリエステル系等の合成繊維にカーボンブラックを練り込んだ複合繊維、表面がカーボンブラックでコーティングされた合成繊維等が挙げられる。
上記導電性繊維の具体例としては、導電性レーヨン繊維ＲＥＣ−Ｂ、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、ＲＥＣ−Ｍ１０（ユニチカ社製）、ＳＡ−７（東レ社製）、サンダーロン（日本蚕毛社製）、ベルトロン（ＫＢセーレン社製）、クラカーボ（クラレ社製）、ローバル（三菱レーヨン社製）等の市販品がある。
【００１６】
上記ブラシ繊維用糸条の太さは特に限定されないが、繊維径が５〜３００μｍであることが好ましい。上記ブラシ繊維用糸条の繊維径が５μｍ未満であると、繊維の腰が弱くなり、繊維の反発弾性を利用したブラッシング効果を得がたく、連続使用による繊維のへたりも早くなる傾向がある。
上記ブラシ繊維用糸条の繊維径が３００μｍを超えると、ブラッシング対象への均一接触が得がたくなる傾向があり、好ましくない。上記ブラシ繊維用糸条の太さを上記範囲内とすることで、ブラッシングによる均一接触性に優れたブラシとなる。
【００１７】
本発明のブラシの製造方法では、次いで、整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程を行う。
なお、上記含浸工程においては、低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液が、繊維内部に必要以上に浸入しない程度に含浸させることが好ましい。
【００１８】
上記低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液を含浸させる方法としては、例えば、整経したブラシ繊維用糸条の所定の位置に低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液に接触、滴下する方法、スプレーにて含浸させる方法、バーコーターやナイフコーターで含浸させる方法、ローラースタンプで含浸させる方法等が挙げられる。
【００１９】
上記低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる際の低溶融温度樹脂含浸部及び溶解性樹脂含浸部の長さは、得られるブラシ繊維の長さや、ブラシ基体の厚みに応じて決定されるため、特に限定されないが、４〜７０ｍｍ毎とすることが好ましい。長さを上記範囲内とすることで、ブラッシングによる均一接触性に優れたブラシとなる。
【００２０】
上記低溶融温度樹脂含有溶液としては、低溶融温度樹脂を、該低溶融温度樹脂を溶解可能な溶剤で溶解させた溶液を用いることができる。
上記低溶融温度樹脂とは、後述する工程において加熱成形が可能な程度に溶融温度の低い樹脂をいう。特に、上記溶解性樹脂が溶融温度を有する樹脂である場合は、上記溶解性樹脂よりも溶融温度が低い樹脂であることが好ましい。
上記溶解性樹脂よりも溶融温度が高い樹脂を用いた場合、低溶融温度樹脂含有溶液を含浸させた部分が熱成形してしまい、所望のブラシを製造できないことがある。
【００２１】
本発明において、上記低溶融温度樹脂の溶融温度は、１／２法溶融温度を用いて測定する。
なお、１／２法溶融温度は、従来からフローテスターでの昇温法において試料の溶融特性を評価する目安として、多くの分野において温度特性の測定に利用されているものである。
上記１／２法溶融温度は、定荷重押出し式細管式レオメーター（フローテスター）により測定することができる。具体的な測定方法としては、フローテスター（（株）島津製作所製、ＣＦＴ−１００Ｄ）を用いて、２ｃｍ３の試料を８０℃にて１８０秒間予熱した後、６．０℃／分の速度で昇温させながら、ピストン圧力：５．８８４×１０５Ｐａで、ダイ（穴径１．０ｍｍ、穴ストレート部長さ２．０ｍｍ）から押し出すようにして測定する方法が挙げられる。図７に、フローテスターの測定により得られる流動曲線を、横軸に温度、縦軸にピストンストロークをとり模式的に示した。該流動曲線において、流出終了点Ｓｍａｘと最低点Ｓｍｉｎの差の１／２の値Ｘを求め（（Ｘ＝Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２）、ＸとＳｍｉｎを加えた点Ａの位置における温度が、すなわち１／２法溶融温度である。
【００２２】
上記低溶融温度樹脂は、１／２法溶融温度が１００〜３００℃であることが好ましい。上記１／２法溶融温度が１００℃よりも低いと、ブラシの保管環境によっては９０℃を超える高温になることもあるため、メルトダウンの危険性があり好ましくない。上記１／２法溶融温度が３００℃を超えると製造装置に特殊な耐熱部品が必要になったり、製造段階でブラシ繊維の物性や寸法に悪影響を与えてしまう傾向があり好ましくない。上記低溶融温度樹脂の１／２法溶融温度のより好ましい範囲は１２５〜２３０℃である。
【００２３】
上記低溶融温度樹脂については、後述する工程において熱成形可能な程度に溶融温度の低い樹脂、特に、上記溶解性樹脂よりも１／２法溶融温度が低いものであれば特に限定されないが、例えば、伸縮弾性エラストマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
なかでも、ブラシ基体の柔軟性等を考慮すると、伸縮弾性エラストマー樹脂が好ましい。なお、上記低溶融温度樹脂は、溶解性樹脂と相溶しないものであることが好ましい。
【００２４】
上記伸縮弾性エラストマー樹脂（以下、単にエラストマー樹脂ともいう）は、伸長してもほぼ元の長さに戻る（伸長可能な範囲で降伏点を有しない）性質、すなわちゴム弾性（ヒステリシス曲線において１０％以内に戻る）を有する熱可塑性エラストマーであれば特に限定はない。上記エラストマー樹脂としては、ポリウレタン、ポリスチレンブタジエン系ブロックコポリマー等が例示され、特に、ポリウレタンエラストマーが好適である。
【００２５】
上記エラストマー樹脂は、引張伸度が１００〜９００％であることが好ましい。上記引張伸度を上記範囲内とすることで、支軸に確実に固定することができる。上記引張伸度は１００〜６００％であることがより好ましい。
なお、上記引張伸度は、ＪＩＳ Ｋ７３１１に準拠した方法で測定することができる。
【００２６】
また、上記エラストマー樹脂の引張強度（ＪＩＳ Ｋ７３１１）は、３０〜６０ＭＰａ程度、さらに４５〜６０ＭＰａ程度の高強度のものが好ましい。また、表面硬度Ａ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）は、Ａ７０〜９８程度、さらにＡ８０〜９０が好ましい。表面硬度Ａが、Ａ７０未満であると強度の確保が難しくなり、Ａ９８を超えると伸度及び伸縮性が極端に悪くなる傾向にある。
【００２７】
上記エラストマー樹脂の具体例としては、例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーであるクラミロンＵ（クラレ社製）３１９５、８１７５等、パンデックス（ディーアイシーバイエルポリマー社製）Ｔ−１１８５Ｎ、１１９０Ｎ、１１９５Ｎ等が挙げられる。
【００２８】
上記エラストマー樹脂の製法の一例として、ポリウレタンエラストマー樹脂の製法を以下に示す。ポリウレタンエラストマー樹脂は、例えば、芳香族ポリイソシアネートとポリオールから、ワンショット法、プレポリマー経由法等の公知の方法を用いて製造できる。
【００２９】
上記芳香族ポリイソシアネートとしては、炭素数（ＮＣＯ基中の炭素を除く、以下同様）６〜２０の芳香族ジイソシアネート、これらの芳香族ジイソシアネートの変性物（カーボジイミド基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、ウレア基等を有するジイソシアネート変性物）；及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００３０】
上記芳香族ポリイソシアネートとしては、１，３−及び／又は１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−及び／又は２，６−トリレンジイソシアネート、２，４’−及び／又は４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと略記）、４，４’−ジイソシアナトビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナトジフェニルメタン、１，５−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。このうちで、特に好ましいものはＭＤＩである。
【００３１】
上記ポリオールとしては、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、脂肪族系ポリオール等が挙げられ、特にポリエーテル系又はポリエステル系ポリオールが好適である。
上記ポリオールの数平均分子量は、弾性の観点から好ましくは３００以上、より好ましくは１０００以上、さらに好ましくは２０００以上であり、好ましくは４０００以下、より好ましくは３５００以下、さらに好ましくは３０００以下である。
【００３２】
上記低溶融温度樹脂を溶解可能な溶剤としては、極性溶剤が好ましく、例えば、これらに限定されないが、水、ギ酸、その他有機酸、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、アルコール類、エーテル類、ケトン類等が挙げられる。中でも環境負荷の小さい水が特に好ましい。
【００３３】
上記溶解性樹脂含有溶液としては、溶解性樹脂を、該溶解性樹脂を溶解可能な溶剤で溶解させた溶液を用いることができる。
上記溶解性樹脂は、後述する工程において、成形されず、かつ、除去することが可能な樹脂である。上記低溶融温度樹脂よりも溶融温度が高い樹脂であることが好ましいが、成形されず、かつ、除去することが可能な樹脂であればよく、溶融温度を有しない樹脂も溶解性樹脂に含まれる。
上記溶解性樹脂を用いることにより、後述する工程において、低溶融温度樹脂含有溶液を含浸させた部分のみが熱成形され、溶解性樹脂含有溶液を含浸させた部分は熱成形されないことから、例えば、低溶融温度樹脂としてポリウレタンを用いる場合は、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ等を用いることで、溶解性樹脂のみを除去することが可能となる。上記低溶融温度樹脂よりも溶融温度が低いと、溶解性樹脂含有溶液を含浸させた部分も熱成形してしまい、所望のブラシを製造できないことがある。
なお、上記溶解性樹脂は、低溶融温度樹脂と相溶しないものであることが好ましい。
【００３４】
上記溶解性樹脂は、１／２法溶融温度が１００〜４００℃であることが好ましい。上記１／２法溶融温度が１００℃よりも低いと、低溶融温度樹脂の溶融温度も低くなるため、メルトダウンの危険性があり好ましくない。上記１／２法溶融温度が４００℃を超えると、溶剤による溶解除去が困難となる傾向があり好ましくない。上記溶解性樹脂の溶融温度のより好ましい範囲は１３０〜４００℃である。
なお、上記溶解性樹脂は、上記低溶融温度樹脂よりも１／２法溶融温度が５℃以上高いことが好ましい。
【００３５】
上記溶解性樹脂については、上記低溶融温度樹脂よりも溶融温度が高いものであり、後の溶解性樹脂除去工程において、容易に除去できる樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ナイロン６等のポリアミド系樹脂等が挙げられる。
また、本発明において、上記溶解性樹脂として、溶融温度を有しない樹脂を用いる場合、上記溶融温度を有しない樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
なお、溶融温度を有しないとは、例えば、フローテスターを用いて、１／２法溶融温度を測定する際に、ダイから試料を押し出すことができない場合等のことをいう。
【００３６】
上記低溶融温度樹脂と溶解性樹脂との１／２法溶融温度の差は、５℃以上であることが好ましい。上記１／２法溶融温度の差が５℃未満であると、低溶融温度樹脂と同時に溶解性樹脂も一部で熱成形してしまうことがある。
【００３７】
本発明では、次いで、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程を行う。
上記乾燥工程における乾燥温度は、上記低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液の溶剤を揮発可能な温度であれば、特に限定されず、８０〜１５０℃が好ましい。
【００３８】
本発明では、次いで、上記ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程を行う。
このとき、上記ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむことに加えて、上記ブラシ繊維用糸条の低溶融温度樹脂含浸部同士及び溶解性樹脂含浸部同士を重ね合わせることで、低溶融温度樹脂含浸部と溶解性樹脂含浸部とが界面を有する２層構造とすることが好ましい。
上記ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ方法としては、例えば、ブラシ繊維用糸条の低溶融温度樹脂含浸部の中心部と溶解性樹脂含浸部の中心部を把持し、低溶融温度樹脂含浸部同士及び溶解性樹脂含浸部同士を重ね合わせる方法や、２枚の歯車がかみ合う部位に挿入する等によって折り目をつけた後、送り速度差を利用して折りたたむ方法等が挙げられる。
【００３９】
本発明では、次いで、ブラシ繊維用糸条を低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱することにより低溶融温度樹脂を加圧成形する工程を行う。
なお、上記工程において、溶解性樹脂として、溶融温度を有する樹脂を用いる場合は、加熱温度を上記溶解性樹脂の溶融温度未満とすることが好ましい。
このような工程を行うことで、低溶融温度樹脂含浸部を互いに融着、熱成形することが可能となる。また、加圧成形後は適宜冷却工程を行う。
具体的には、図４のように、上下方向の幅を極力隙間がないように設定し、低溶融温度樹脂の溶融温度付近、つまり低溶融温度樹脂が軟化する温度まで昇温しながら、左右どちらか一方もしくは両方から平板で徐々に圧縮し、一定の圧力に到達した時点で一定の時間静置させる。その後、圧縮した状態で加温を止め、室温程度まで降温させる方法を用いることができる。
【００４０】
上記工程において、加熱を行う際の温度は、使用する低溶融温度樹脂及び溶解性樹脂の種類に応じて決定されるため、特に限定されない。また、加熱時間についても適宜設定することができる。
【００４１】
上記水平方向に加圧する際の圧力は、使用するブラシ繊維用糸条、低溶融温度樹脂、溶解性樹脂の種類に応じて決定されるため、特に限定されないが、１００〜１００００Ｐａが好ましい。上記水平方向に加圧する際の圧力を上記範囲内とすることで、ブラシ全体が変形することなく一体化が可能となる。
【００４２】
本発明では、次いで、上記溶解性樹脂を除去する工程を行う。上記溶解性樹脂を除去する方法としては、上記ブラシ繊維用糸条を劣化させることなく、溶解性樹脂のみを除去可能な方法であれば特に限定されないが、例えば、溶解性樹脂を溶解可能な溶剤に浸漬して溶解性樹脂を除去する方法、溶解性樹脂のみを溶解することのできる溶媒に浸漬して洗浄する方法等を用いることができる。
【００４３】
上記溶解性樹脂を溶解可能な溶剤としては、極性溶媒が好ましく、例えば、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＤＭＳＯ、ＴＨＦ、ＨＰＩＰ、ＭＥＫ、トルエン、アセトン、ギ酸、エタノール、イソプロピルアルコール、水等が挙げられる。これらのなかでは、環境負荷の小さい溶剤、例えば、水等が好ましい。
【００４４】
本発明では、最後に、必要に応じて、上記ブラシ繊維用糸条をシャーリングする工程を行う。これにより、ブラシ基体とブラシ繊維とを有するブラシを作製することができる。
なお、シャーリングとは、ブラシ繊維用糸条の折り目部分の先をカットすることをいう。
【００４５】
また、熱成形されたブラシ基体の中心を水平方向にカットする工程を行ってもよい。具体的には、カッターを用いてカットする方法、ワイヤーを用いてカットする方法等が挙げられる。
【００４６】
本発明のブラシの製造方法を用いることで、従来のブラシの製造方法と比較して、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができるとともに、支軸に確実に固定することが可能なブラシを製造することができる。このようなブラシも本発明の１つである。
【００４７】
本発明のブラシは、ブラシ基体とブラシ繊維とを有する。
【００４８】
また、上記ブラシの繊維の長さは２〜３０ｍｍが好ましい。上記ブラシ繊維の長さが２ｍｍ未満であると、繊維の弾性を利用したブラッシング対象への均一接触が得がたくなる。上記ブラシ繊維の長さが３０ｍｍを超えると、繊維の反発弾性を利用したブラッシング効果を得がたく、連続使用による繊維のへたりも早くなる傾向があり、好ましくない。上記ブラシの繊維の長さを上記範囲内とすることで、ブラッシングによる均一接触性に優れたブラシとなる。
【００４９】
更に、上記ブラシ繊維の繊維密度は１万〜２０万本／ｃｍ２であることが好ましい。上記ブラシ繊維の繊維密度を上記範囲内とすることで、ブラシとブラッシング対象との均一接触が、上記ブラシとブラッシング対象間の位置精度の影響を受けにくくなり、組み付け精度によらず均一接触性が優れたブラシとなる。
【００５０】
本発明のブラシの形状としては、特に限定されないが、ブラシ基体が円筒形状であり、かつ、上記ブラシ基体の円筒外表面にブラシ繊維を有するものが好ましい。このような形状を有することで、種々の径の主軸に適合させることが容易となり、熱処理による主軸への固定も容易となる。
【００５１】
本発明のブラシは、洗浄用ブラシとして好適に用いることができる。また、ブラッシング、ポリッシングが必要な用途に利用可能である。更に、帯電ブラシ、除電ブラシにも好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明のブラシの製造方法を用いることで、従来のブラシの製造方法と比較して、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができるとともに、ブラシ作製の作業効率を大幅に改善することができる。本発明のブラシは、例えば、クリーニングブラシ、帯電ブラシ、除電ブラシ、転写ブラシ等に使用した場合、クリーニング性、帯電性等の性能に優れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図２】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図３】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図４】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図５】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図６】弾性回復率測定の概略を模式的に示す図面である。
【図７】フローテスターの測定により得られる流動曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
ポリウレタン樹脂（ＰＡＮＤＥＸ Ｔ−１１８５Ｎ、１／２法溶融温度２１４℃、引張伸度５２５％）の１２重量％Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液を低溶融温度樹脂溶液とした。また、ポリビニルアルコール（ナカライテスク社製、重合度５００、溶融温度を有しない）の２０重量％水溶液を溶解性樹脂溶液とした。なお、引張伸度はＪＩＳ Ｋ７３１１に準拠した方法で測定した。
ポリエステル糸（シャッぺスパン＃９０）を整経密度５０本／１０ｍｍで整経した後、図１に示すように、得られた低溶融温度樹脂溶液と溶解性樹脂溶液を１０ｍｍ毎に交互に含浸させた。次いで、樹脂含浸後のポリエステル糸を９０℃で２０分間乾燥した。
その後、図２に示すように、整経したポリエステル糸を交互に折りたたみ、２層構造とした後、８ＭＰａで水平方向に加圧しながら１７０℃で３０秒間加熱を行い、ポリウレタン樹脂を熱成形した。
次いで、ポリビニルアルコールを水に浸漬することにより除去した後、ポリエステル糸のループ状の部分をシャーリングし、毛長を揃えることでブラシを作製した。
なお、得られたブラシは、繊維密度が１９．４万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍ、幅は１０ｍｍ、長さは２０ｍｍであった。
【００５６】
（実施例２）
ポリウレタン樹脂に代えて、ポリエーテルブロックアミド共重合体（ペバックス ＭＶ１０４１ＳＡ０１、１／２法溶融温度１９７℃、引張伸度４５０％）の２０重量％ＨＦＩＰ溶液を低溶融温度樹脂溶液とした以外は実施例１と同様にしてブラシを作製した。なお、得られたブラシは、繊維密度が１８万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍであった。
【００５７】
（実施例３）
ポリエステル糸（シャッぺスパン＃９０）に代えて、導電性ナイロン系繊維（ベルトロン、ＫＢセーレン社製、４４ｄｔｅｘ／１２ｆ）を用い、整径密度を２００本／１０ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてブラシを作製した。
なお、得られたブラシは、繊維密度が１０万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍであった。
【００５８】
（実施例４）
ポリビニルアルコールの２０重量％水溶液に代えて、ナイロン６（ＵＢＥナイロン、宇部興産社製、１／２法溶融温度２４８℃）の２０重量％蟻酸溶液を溶解性樹脂溶液を用いた以外は実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂を熱成形した。
次いで、ナイロン６をギ酸に浸漬することにより除去した後、ポリエステル糸のループ状の部分をシャーリングし、毛長を揃えることでブラシを作製した。
なお、得られたブラシは繊維密度が１９．４万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍであった。
【００５９】
（比較例１）
ポリビニルアルコール水溶液樹脂を用いないこと以外は実施例１と同様にしてブラシを作製した。但し、整経したポリエステル糸を交互に折りたたむ工程を正常に行うことができず、評価が可能なブラシは得られなかった。
【００６０】
（比較例２）
ループ用経糸に導電性繊維（ベルトロン、ＫＢセーレン社製、４４ｄｔｅｘ／１２ｆ）、地経糸と地緯糸にナイロン繊維（東レ製、１２２ｄｔｅｘ／３０ｆ）を用いてパイル織物を作製した後に、パイル先端をシャーリング加工で毛羽立たせた。
なお、得られたブラシは繊維密度が１．８万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは０．５ｍｍであった。
【００６１】
（比較例３）
実施例１と同様の方法で、導電性ナイロン系繊維（ベルトロン、ＫＢセーレン社製、８８ｄｔｅｘ／１２ｆ、１／２法溶融温度２２０℃）を整径した後、引出し保持手段、押圧手段、折曲・接着ガイドを有する植毛装置（特開平６−３０５０８８号公報の図６と同様の装置、押圧手段として１ｍｍ厚平板を使用）を用いて、表面に接着剤が塗布されたポリウレタンシート（厚み２ｍｍ、１／２法溶融温度［Ｔ１／２］１０５℃）に、導電性ナイロン系繊維を折曲、押圧した後、ブラシ毛の長さが１２ｍｍとなるように切断することにより、導電性ナイロン系繊維を植毛した。
なお、得られたブラシは、繊維密度が０．８万本／ｃｍ２であった。
【００６２】
（評価）
（弾性回復率測定）
実施例及び比較例で得られたブラシについて、弾性回復率を以下の手順で測定し、得られた弾性回復率から「ブラシのへたり易さ」を評価した。
また、弾性回復率測定の概略を図６に示した。図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図である。
【００６３】
（１）ブラシパイル両側面にパイル長よりも長い板を配置し、パイルが幅方向に倒れないように規制する。
（２）上記（１）で配置した２枚の板の間隔と同じ幅の長方形の２ｍｍ厚ガラス板３を用意し、パイル１が一方向に倒れるようにしてパイル平面上に乗せる。
（３）ガラス板３との合計重量が１００ｇ／ｃｍ２となる錘４を、ガラス板３の上に乗せて１時間放置する。放置後におけるパイル１の傾斜角（ａ°）から弾性回復率を以下の式を用いて計算した。なお、弾性回復率の測定は各１０個について行い、その平均値を採用した。
弾性回復率（％）＝１００×（荷重放置後の水平面からの傾斜角）／９０°
【００６４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることができ、かつ、ブラシを製造する際の生産効率を向上させることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いて得られるブラシを提供できる。
【技術分野】
【０００１】
ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いて得られるブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ基体とブラシ繊維とからなるブラシは、種々の分野で使用されており、特に、洗浄、清掃、帯電、塗布、研削、研磨等の各種処理を行うブラシ等として好適に使用されている。例えば、製造工程において、異物の清掃、除去等に使用されるクリーニングブラシでは、クリーニングが不充分であると、異物の存在によって、得られる製品の品質が低下するという問題があった。
【０００３】
これに対して、一般的に使用される帯電ブラシを用いた例としては、特許文献１や特許文献２に示すように、荷電性能や除電性能に優れた導電性繊維とブラシ基体とからなる導電性ブラシを金属製の丸棒からなる支軸に螺旋状に巻き付け、接合することによって形成されたものが開示されている。
【０００４】
しかしながら、近年の技術革新に伴い、従来の導電性ブラシでは、除去能力が不充分であった。また、従来の導電性ブラシは、使用するにつれ、導電性繊維（ブラシ繊維）にへたりが生じ、帯電性能やクリーニング性能を長期にわたり維持することが困難であるという問題もあった。
更に、従来の導電性ブラシは、ブラシ基体が支軸から剥がれ易くなっており、導電性ブラシとしての役割を充分に果たせないだけでなく、機器自体を破壊してしまう可能性があった。
【０００５】
また、従来の導電性ブラシの作製方法としては、ブラシ繊維の一端部に接着剤を塗布してブラシ基体に固定する方法や、ブラシ繊維をパイル織りにより起毛してブラシ基体に織り込むことにより作製する方法も行われている。
しかしながら、接着剤で固定する方法では、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができないという問題や、ブラシ繊維が抜け易いという問題があった。
また、パイル織りにより起毛する方法では、ブラシ繊維の繊維密度が低くなるだけでなく、織り込み工程が煩雑となり、作業効率が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５６５３８号公報
【特許文献２】特開２００４−９３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いたブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ブラシ繊維用糸条を整経する工程、整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程、ブラシ繊維用糸条を交互に折り畳む工程、ブラシ繊維用糸条を前記低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱して低溶融温度樹脂を加圧成形する工程、及び、前記溶解性樹脂を除去する工程を有するブラシの製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
従来、ブラシを製造する方法としては、ブラシ繊維の一端部に接着剤を塗布してブラシ基体に固定する方法や、ブラシ繊維をパイル織りにより起毛してブラシ基体に織り込むことにより作製する方法が用いられていたが、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができないという問題や、作業効率が低下するという問題があった。
また、特に長いブラシ繊維のブラシを作製する場合に、所望の間隔でブラシ繊維が形成されたブラシを製造できないという問題もあった。
本発明のブラシの製造方法では、上述の方法を用いることで、ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることができ、かつ、ブラシを製造する際の生産効率を向上させることが可能となる。また、得られるブラシは、ブラシ繊維が脱離しにくいものとなる。
【００１０】
本発明のブラシの製造方法の一例について、図１〜５を使って説明する。なお、図１〜５は、横方向からの断面図である。
本発明では、まず、ブラシ繊維用糸条１１を整経した後、整経したブラシ繊維用糸条１１に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液ａと溶解性樹脂含有溶液ｂとを含浸させる。
これにより、ブラシ繊維用糸条１１に低溶融温度樹脂含浸部１１ａと溶解性樹脂含浸部１１ｂとが形成される。次いで、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条１１を乾燥機１２を用いて所定の温度で乾燥する（図１）。なお、図１の工程は一連の機器で行うことが好ましい。
次いで、乾燥後のブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程を行う（図２）。上記折りたたみ工程は、ブラシ繊維用糸条１１の低溶融温度樹脂含浸部１１ａと溶解性樹脂含浸部１１ｂとが、図３に示すような２層構造となるように行うことが好ましい。
更に、低溶融温度樹脂含浸部１１ａと溶解性樹脂含浸部１１ｂの２層構造となるように形成されたブラシ繊維用糸条１１を、低溶融温度樹脂の溶融温度以上、溶解性樹脂の溶融温度未満に加熱しながら、水平方向に加圧することにより、低溶融温度樹脂含浸部１１ａを熱成形する（図４）。
次いで、ブラシ繊維用糸条１１の溶解性樹脂含浸部１１ｂの溶解性樹脂を洗浄溶媒等を用いて除去した後、適度な長さに切断する工程を行う。これにより、ブラシ基体２とブラシ繊維１とを有するブラシが作製される（図５）。
【００１１】
本発明のブラシの製造方法では、まず、ブラシ繊維用糸条を整経する工程を行う。
上記ブラシ繊維用糸条の整経密度は、得られるブラシの繊維密度に応じて決定されるため、特に限定されないが、１５〜２００本／ｃｍが例示できる。
【００１２】
上記ブラシ繊維用糸条としては、低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液を含浸させることが可能なものであれば、特に限定されないが、例えば、綿糸、ポリエステル繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系糸、導電性繊維等を用いることができる。
上記ブラシ繊維用糸条はフィラメントであってもよい。上記フィラメントとしては、モノ又はマルチフィラメントを用いることができるが、マルチフィラメントを用いることが好ましい。
【００１３】
上記ポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートや、それらにジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分が共重合されたもの、あるいはそれらポリエステルをブレンドしたポリエステル等からなるものが挙げられる。さらには、生分解性ポリエステルとして知られるポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリε−カプロラクタム等の脂肪族ポリエステルでもよい。
【００１４】
上記ポリアミド繊維としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６９、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ポリメタキシレンアジパミドやこれら各成分を共重合したものやブレンドしたものからなる繊維等が挙げられる。
【００１５】
上記導電性繊維としては、炭素繊維の他、ナイロン系、アクリル系、ポリエステル系等の合成繊維にカーボンブラックを練り込んだ複合繊維、表面がカーボンブラックでコーティングされた合成繊維等が挙げられる。
上記導電性繊維の具体例としては、導電性レーヨン繊維ＲＥＣ−Ｂ、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、ＲＥＣ−Ｍ１０（ユニチカ社製）、ＳＡ−７（東レ社製）、サンダーロン（日本蚕毛社製）、ベルトロン（ＫＢセーレン社製）、クラカーボ（クラレ社製）、ローバル（三菱レーヨン社製）等の市販品がある。
【００１６】
上記ブラシ繊維用糸条の太さは特に限定されないが、繊維径が５〜３００μｍであることが好ましい。上記ブラシ繊維用糸条の繊維径が５μｍ未満であると、繊維の腰が弱くなり、繊維の反発弾性を利用したブラッシング効果を得がたく、連続使用による繊維のへたりも早くなる傾向がある。
上記ブラシ繊維用糸条の繊維径が３００μｍを超えると、ブラッシング対象への均一接触が得がたくなる傾向があり、好ましくない。上記ブラシ繊維用糸条の太さを上記範囲内とすることで、ブラッシングによる均一接触性に優れたブラシとなる。
【００１７】
本発明のブラシの製造方法では、次いで、整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程を行う。
なお、上記含浸工程においては、低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液が、繊維内部に必要以上に浸入しない程度に含浸させることが好ましい。
【００１８】
上記低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液を含浸させる方法としては、例えば、整経したブラシ繊維用糸条の所定の位置に低溶融温度樹脂含有溶液及び溶解性樹脂含有溶液に接触、滴下する方法、スプレーにて含浸させる方法、バーコーターやナイフコーターで含浸させる方法、ローラースタンプで含浸させる方法等が挙げられる。
【００１９】
上記低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる際の低溶融温度樹脂含浸部及び溶解性樹脂含浸部の長さは、得られるブラシ繊維の長さや、ブラシ基体の厚みに応じて決定されるため、特に限定されないが、４〜７０ｍｍ毎とすることが好ましい。長さを上記範囲内とすることで、ブラッシングによる均一接触性に優れたブラシとなる。
【００２０】
上記低溶融温度樹脂含有溶液としては、低溶融温度樹脂を、該低溶融温度樹脂を溶解可能な溶剤で溶解させた溶液を用いることができる。
上記低溶融温度樹脂とは、後述する工程において加熱成形が可能な程度に溶融温度の低い樹脂をいう。特に、上記溶解性樹脂が溶融温度を有する樹脂である場合は、上記溶解性樹脂よりも溶融温度が低い樹脂であることが好ましい。
上記溶解性樹脂よりも溶融温度が高い樹脂を用いた場合、低溶融温度樹脂含有溶液を含浸させた部分が熱成形してしまい、所望のブラシを製造できないことがある。
【００２１】
本発明において、上記低溶融温度樹脂の溶融温度は、１／２法溶融温度を用いて測定する。
なお、１／２法溶融温度は、従来からフローテスターでの昇温法において試料の溶融特性を評価する目安として、多くの分野において温度特性の測定に利用されているものである。
上記１／２法溶融温度は、定荷重押出し式細管式レオメーター（フローテスター）により測定することができる。具体的な測定方法としては、フローテスター（（株）島津製作所製、ＣＦＴ−１００Ｄ）を用いて、２ｃｍ３の試料を８０℃にて１８０秒間予熱した後、６．０℃／分の速度で昇温させながら、ピストン圧力：５．８８４×１０５Ｐａで、ダイ（穴径１．０ｍｍ、穴ストレート部長さ２．０ｍｍ）から押し出すようにして測定する方法が挙げられる。図７に、フローテスターの測定により得られる流動曲線を、横軸に温度、縦軸にピストンストロークをとり模式的に示した。該流動曲線において、流出終了点Ｓｍａｘと最低点Ｓｍｉｎの差の１／２の値Ｘを求め（（Ｘ＝Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２）、ＸとＳｍｉｎを加えた点Ａの位置における温度が、すなわち１／２法溶融温度である。
【００２２】
上記低溶融温度樹脂は、１／２法溶融温度が１００〜３００℃であることが好ましい。上記１／２法溶融温度が１００℃よりも低いと、ブラシの保管環境によっては９０℃を超える高温になることもあるため、メルトダウンの危険性があり好ましくない。上記１／２法溶融温度が３００℃を超えると製造装置に特殊な耐熱部品が必要になったり、製造段階でブラシ繊維の物性や寸法に悪影響を与えてしまう傾向があり好ましくない。上記低溶融温度樹脂の１／２法溶融温度のより好ましい範囲は１２５〜２３０℃である。
【００２３】
上記低溶融温度樹脂については、後述する工程において熱成形可能な程度に溶融温度の低い樹脂、特に、上記溶解性樹脂よりも１／２法溶融温度が低いものであれば特に限定されないが、例えば、伸縮弾性エラストマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
なかでも、ブラシ基体の柔軟性等を考慮すると、伸縮弾性エラストマー樹脂が好ましい。なお、上記低溶融温度樹脂は、溶解性樹脂と相溶しないものであることが好ましい。
【００２４】
上記伸縮弾性エラストマー樹脂（以下、単にエラストマー樹脂ともいう）は、伸長してもほぼ元の長さに戻る（伸長可能な範囲で降伏点を有しない）性質、すなわちゴム弾性（ヒステリシス曲線において１０％以内に戻る）を有する熱可塑性エラストマーであれば特に限定はない。上記エラストマー樹脂としては、ポリウレタン、ポリスチレンブタジエン系ブロックコポリマー等が例示され、特に、ポリウレタンエラストマーが好適である。
【００２５】
上記エラストマー樹脂は、引張伸度が１００〜９００％であることが好ましい。上記引張伸度を上記範囲内とすることで、支軸に確実に固定することができる。上記引張伸度は１００〜６００％であることがより好ましい。
なお、上記引張伸度は、ＪＩＳ Ｋ７３１１に準拠した方法で測定することができる。
【００２６】
また、上記エラストマー樹脂の引張強度（ＪＩＳ Ｋ７３１１）は、３０〜６０ＭＰａ程度、さらに４５〜６０ＭＰａ程度の高強度のものが好ましい。また、表面硬度Ａ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）は、Ａ７０〜９８程度、さらにＡ８０〜９０が好ましい。表面硬度Ａが、Ａ７０未満であると強度の確保が難しくなり、Ａ９８を超えると伸度及び伸縮性が極端に悪くなる傾向にある。
【００２７】
上記エラストマー樹脂の具体例としては、例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーであるクラミロンＵ（クラレ社製）３１９５、８１７５等、パンデックス（ディーアイシーバイエルポリマー社製）Ｔ−１１８５Ｎ、１１９０Ｎ、１１９５Ｎ等が挙げられる。
【００２８】
上記エラストマー樹脂の製法の一例として、ポリウレタンエラストマー樹脂の製法を以下に示す。ポリウレタンエラストマー樹脂は、例えば、芳香族ポリイソシアネートとポリオールから、ワンショット法、プレポリマー経由法等の公知の方法を用いて製造できる。
【００２９】
上記芳香族ポリイソシアネートとしては、炭素数（ＮＣＯ基中の炭素を除く、以下同様）６〜２０の芳香族ジイソシアネート、これらの芳香族ジイソシアネートの変性物（カーボジイミド基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、ウレア基等を有するジイソシアネート変性物）；及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００３０】
上記芳香族ポリイソシアネートとしては、１，３−及び／又は１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−及び／又は２，６−トリレンジイソシアネート、２，４’−及び／又は４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと略記）、４，４’−ジイソシアナトビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナトジフェニルメタン、１，５−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。このうちで、特に好ましいものはＭＤＩである。
【００３１】
上記ポリオールとしては、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、脂肪族系ポリオール等が挙げられ、特にポリエーテル系又はポリエステル系ポリオールが好適である。
上記ポリオールの数平均分子量は、弾性の観点から好ましくは３００以上、より好ましくは１０００以上、さらに好ましくは２０００以上であり、好ましくは４０００以下、より好ましくは３５００以下、さらに好ましくは３０００以下である。
【００３２】
上記低溶融温度樹脂を溶解可能な溶剤としては、極性溶剤が好ましく、例えば、これらに限定されないが、水、ギ酸、その他有機酸、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、アルコール類、エーテル類、ケトン類等が挙げられる。中でも環境負荷の小さい水が特に好ましい。
【００３３】
上記溶解性樹脂含有溶液としては、溶解性樹脂を、該溶解性樹脂を溶解可能な溶剤で溶解させた溶液を用いることができる。
上記溶解性樹脂は、後述する工程において、成形されず、かつ、除去することが可能な樹脂である。上記低溶融温度樹脂よりも溶融温度が高い樹脂であることが好ましいが、成形されず、かつ、除去することが可能な樹脂であればよく、溶融温度を有しない樹脂も溶解性樹脂に含まれる。
上記溶解性樹脂を用いることにより、後述する工程において、低溶融温度樹脂含有溶液を含浸させた部分のみが熱成形され、溶解性樹脂含有溶液を含浸させた部分は熱成形されないことから、例えば、低溶融温度樹脂としてポリウレタンを用いる場合は、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ等を用いることで、溶解性樹脂のみを除去することが可能となる。上記低溶融温度樹脂よりも溶融温度が低いと、溶解性樹脂含有溶液を含浸させた部分も熱成形してしまい、所望のブラシを製造できないことがある。
なお、上記溶解性樹脂は、低溶融温度樹脂と相溶しないものであることが好ましい。
【００３４】
上記溶解性樹脂は、１／２法溶融温度が１００〜４００℃であることが好ましい。上記１／２法溶融温度が１００℃よりも低いと、低溶融温度樹脂の溶融温度も低くなるため、メルトダウンの危険性があり好ましくない。上記１／２法溶融温度が４００℃を超えると、溶剤による溶解除去が困難となる傾向があり好ましくない。上記溶解性樹脂の溶融温度のより好ましい範囲は１３０〜４００℃である。
なお、上記溶解性樹脂は、上記低溶融温度樹脂よりも１／２法溶融温度が５℃以上高いことが好ましい。
【００３５】
上記溶解性樹脂については、上記低溶融温度樹脂よりも溶融温度が高いものであり、後の溶解性樹脂除去工程において、容易に除去できる樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ナイロン６等のポリアミド系樹脂等が挙げられる。
また、本発明において、上記溶解性樹脂として、溶融温度を有しない樹脂を用いる場合、上記溶融温度を有しない樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
なお、溶融温度を有しないとは、例えば、フローテスターを用いて、１／２法溶融温度を測定する際に、ダイから試料を押し出すことができない場合等のことをいう。
【００３６】
上記低溶融温度樹脂と溶解性樹脂との１／２法溶融温度の差は、５℃以上であることが好ましい。上記１／２法溶融温度の差が５℃未満であると、低溶融温度樹脂と同時に溶解性樹脂も一部で熱成形してしまうことがある。
【００３７】
本発明では、次いで、樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程を行う。
上記乾燥工程における乾燥温度は、上記低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液の溶剤を揮発可能な温度であれば、特に限定されず、８０〜１５０℃が好ましい。
【００３８】
本発明では、次いで、上記ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程を行う。
このとき、上記ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむことに加えて、上記ブラシ繊維用糸条の低溶融温度樹脂含浸部同士及び溶解性樹脂含浸部同士を重ね合わせることで、低溶融温度樹脂含浸部と溶解性樹脂含浸部とが界面を有する２層構造とすることが好ましい。
上記ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ方法としては、例えば、ブラシ繊維用糸条の低溶融温度樹脂含浸部の中心部と溶解性樹脂含浸部の中心部を把持し、低溶融温度樹脂含浸部同士及び溶解性樹脂含浸部同士を重ね合わせる方法や、２枚の歯車がかみ合う部位に挿入する等によって折り目をつけた後、送り速度差を利用して折りたたむ方法等が挙げられる。
【００３９】
本発明では、次いで、ブラシ繊維用糸条を低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱することにより低溶融温度樹脂を加圧成形する工程を行う。
なお、上記工程において、溶解性樹脂として、溶融温度を有する樹脂を用いる場合は、加熱温度を上記溶解性樹脂の溶融温度未満とすることが好ましい。
このような工程を行うことで、低溶融温度樹脂含浸部を互いに融着、熱成形することが可能となる。また、加圧成形後は適宜冷却工程を行う。
具体的には、図４のように、上下方向の幅を極力隙間がないように設定し、低溶融温度樹脂の溶融温度付近、つまり低溶融温度樹脂が軟化する温度まで昇温しながら、左右どちらか一方もしくは両方から平板で徐々に圧縮し、一定の圧力に到達した時点で一定の時間静置させる。その後、圧縮した状態で加温を止め、室温程度まで降温させる方法を用いることができる。
【００４０】
上記工程において、加熱を行う際の温度は、使用する低溶融温度樹脂及び溶解性樹脂の種類に応じて決定されるため、特に限定されない。また、加熱時間についても適宜設定することができる。
【００４１】
上記水平方向に加圧する際の圧力は、使用するブラシ繊維用糸条、低溶融温度樹脂、溶解性樹脂の種類に応じて決定されるため、特に限定されないが、１００〜１００００Ｐａが好ましい。上記水平方向に加圧する際の圧力を上記範囲内とすることで、ブラシ全体が変形することなく一体化が可能となる。
【００４２】
本発明では、次いで、上記溶解性樹脂を除去する工程を行う。上記溶解性樹脂を除去する方法としては、上記ブラシ繊維用糸条を劣化させることなく、溶解性樹脂のみを除去可能な方法であれば特に限定されないが、例えば、溶解性樹脂を溶解可能な溶剤に浸漬して溶解性樹脂を除去する方法、溶解性樹脂のみを溶解することのできる溶媒に浸漬して洗浄する方法等を用いることができる。
【００４３】
上記溶解性樹脂を溶解可能な溶剤としては、極性溶媒が好ましく、例えば、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＤＭＳＯ、ＴＨＦ、ＨＰＩＰ、ＭＥＫ、トルエン、アセトン、ギ酸、エタノール、イソプロピルアルコール、水等が挙げられる。これらのなかでは、環境負荷の小さい溶剤、例えば、水等が好ましい。
【００４４】
本発明では、最後に、必要に応じて、上記ブラシ繊維用糸条をシャーリングする工程を行う。これにより、ブラシ基体とブラシ繊維とを有するブラシを作製することができる。
なお、シャーリングとは、ブラシ繊維用糸条の折り目部分の先をカットすることをいう。
【００４５】
また、熱成形されたブラシ基体の中心を水平方向にカットする工程を行ってもよい。具体的には、カッターを用いてカットする方法、ワイヤーを用いてカットする方法等が挙げられる。
【００４６】
本発明のブラシの製造方法を用いることで、従来のブラシの製造方法と比較して、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができるとともに、支軸に確実に固定することが可能なブラシを製造することができる。このようなブラシも本発明の１つである。
【００４７】
本発明のブラシは、ブラシ基体とブラシ繊維とを有する。
【００４８】
また、上記ブラシの繊維の長さは２〜３０ｍｍが好ましい。上記ブラシ繊維の長さが２ｍｍ未満であると、繊維の弾性を利用したブラッシング対象への均一接触が得がたくなる。上記ブラシ繊維の長さが３０ｍｍを超えると、繊維の反発弾性を利用したブラッシング効果を得がたく、連続使用による繊維のへたりも早くなる傾向があり、好ましくない。上記ブラシの繊維の長さを上記範囲内とすることで、ブラッシングによる均一接触性に優れたブラシとなる。
【００４９】
更に、上記ブラシ繊維の繊維密度は１万〜２０万本／ｃｍ２であることが好ましい。上記ブラシ繊維の繊維密度を上記範囲内とすることで、ブラシとブラッシング対象との均一接触が、上記ブラシとブラッシング対象間の位置精度の影響を受けにくくなり、組み付け精度によらず均一接触性が優れたブラシとなる。
【００５０】
本発明のブラシの形状としては、特に限定されないが、ブラシ基体が円筒形状であり、かつ、上記ブラシ基体の円筒外表面にブラシ繊維を有するものが好ましい。このような形状を有することで、種々の径の主軸に適合させることが容易となり、熱処理による主軸への固定も容易となる。
【００５１】
本発明のブラシは、洗浄用ブラシとして好適に用いることができる。また、ブラッシング、ポリッシングが必要な用途に利用可能である。更に、帯電ブラシ、除電ブラシにも好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明のブラシの製造方法を用いることで、従来のブラシの製造方法と比較して、ブラシ繊維の繊維密度を高めることができるとともに、ブラシ作製の作業効率を大幅に改善することができる。本発明のブラシは、例えば、クリーニングブラシ、帯電ブラシ、除電ブラシ、転写ブラシ等に使用した場合、クリーニング性、帯電性等の性能に優れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図２】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図３】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図４】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図５】本発明のブラシの製造方法の一例を模式的に示す図面である。
【図６】弾性回復率測定の概略を模式的に示す図面である。
【図７】フローテスターの測定により得られる流動曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
ポリウレタン樹脂（ＰＡＮＤＥＸ Ｔ−１１８５Ｎ、１／２法溶融温度２１４℃、引張伸度５２５％）の１２重量％Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液を低溶融温度樹脂溶液とした。また、ポリビニルアルコール（ナカライテスク社製、重合度５００、溶融温度を有しない）の２０重量％水溶液を溶解性樹脂溶液とした。なお、引張伸度はＪＩＳ Ｋ７３１１に準拠した方法で測定した。
ポリエステル糸（シャッぺスパン＃９０）を整経密度５０本／１０ｍｍで整経した後、図１に示すように、得られた低溶融温度樹脂溶液と溶解性樹脂溶液を１０ｍｍ毎に交互に含浸させた。次いで、樹脂含浸後のポリエステル糸を９０℃で２０分間乾燥した。
その後、図２に示すように、整経したポリエステル糸を交互に折りたたみ、２層構造とした後、８ＭＰａで水平方向に加圧しながら１７０℃で３０秒間加熱を行い、ポリウレタン樹脂を熱成形した。
次いで、ポリビニルアルコールを水に浸漬することにより除去した後、ポリエステル糸のループ状の部分をシャーリングし、毛長を揃えることでブラシを作製した。
なお、得られたブラシは、繊維密度が１９．４万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍ、幅は１０ｍｍ、長さは２０ｍｍであった。
【００５６】
（実施例２）
ポリウレタン樹脂に代えて、ポリエーテルブロックアミド共重合体（ペバックス ＭＶ１０４１ＳＡ０１、１／２法溶融温度１９７℃、引張伸度４５０％）の２０重量％ＨＦＩＰ溶液を低溶融温度樹脂溶液とした以外は実施例１と同様にしてブラシを作製した。なお、得られたブラシは、繊維密度が１８万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍであった。
【００５７】
（実施例３）
ポリエステル糸（シャッぺスパン＃９０）に代えて、導電性ナイロン系繊維（ベルトロン、ＫＢセーレン社製、４４ｄｔｅｘ／１２ｆ）を用い、整径密度を２００本／１０ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてブラシを作製した。
なお、得られたブラシは、繊維密度が１０万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍであった。
【００５８】
（実施例４）
ポリビニルアルコールの２０重量％水溶液に代えて、ナイロン６（ＵＢＥナイロン、宇部興産社製、１／２法溶融温度２４８℃）の２０重量％蟻酸溶液を溶解性樹脂溶液を用いた以外は実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂を熱成形した。
次いで、ナイロン６をギ酸に浸漬することにより除去した後、ポリエステル糸のループ状の部分をシャーリングし、毛長を揃えることでブラシを作製した。
なお、得られたブラシは繊維密度が１９．４万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは５ｍｍであった。
【００５９】
（比較例１）
ポリビニルアルコール水溶液樹脂を用いないこと以外は実施例１と同様にしてブラシを作製した。但し、整経したポリエステル糸を交互に折りたたむ工程を正常に行うことができず、評価が可能なブラシは得られなかった。
【００６０】
（比較例２）
ループ用経糸に導電性繊維（ベルトロン、ＫＢセーレン社製、４４ｄｔｅｘ／１２ｆ）、地経糸と地緯糸にナイロン繊維（東レ製、１２２ｄｔｅｘ／３０ｆ）を用いてパイル織物を作製した後に、パイル先端をシャーリング加工で毛羽立たせた。
なお、得られたブラシは繊維密度が１．８万本／ｃｍ２であり、ブラシ毛の長さは４ｍｍであった。また、ブラシ基体の厚みは０．５ｍｍであった。
【００６１】
（比較例３）
実施例１と同様の方法で、導電性ナイロン系繊維（ベルトロン、ＫＢセーレン社製、８８ｄｔｅｘ／１２ｆ、１／２法溶融温度２２０℃）を整径した後、引出し保持手段、押圧手段、折曲・接着ガイドを有する植毛装置（特開平６−３０５０８８号公報の図６と同様の装置、押圧手段として１ｍｍ厚平板を使用）を用いて、表面に接着剤が塗布されたポリウレタンシート（厚み２ｍｍ、１／２法溶融温度［Ｔ１／２］１０５℃）に、導電性ナイロン系繊維を折曲、押圧した後、ブラシ毛の長さが１２ｍｍとなるように切断することにより、導電性ナイロン系繊維を植毛した。
なお、得られたブラシは、繊維密度が０．８万本／ｃｍ２であった。
【００６２】
（評価）
（弾性回復率測定）
実施例及び比較例で得られたブラシについて、弾性回復率を以下の手順で測定し、得られた弾性回復率から「ブラシのへたり易さ」を評価した。
また、弾性回復率測定の概略を図６に示した。図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図である。
【００６３】
（１）ブラシパイル両側面にパイル長よりも長い板を配置し、パイルが幅方向に倒れないように規制する。
（２）上記（１）で配置した２枚の板の間隔と同じ幅の長方形の２ｍｍ厚ガラス板３を用意し、パイル１が一方向に倒れるようにしてパイル平面上に乗せる。
（３）ガラス板３との合計重量が１００ｇ／ｃｍ２となる錘４を、ガラス板３の上に乗せて１時間放置する。放置後におけるパイル１の傾斜角（ａ°）から弾性回復率を以下の式を用いて計算した。なお、弾性回復率の測定は各１０個について行い、その平均値を採用した。
弾性回復率（％）＝１００×（荷重放置後の水平面からの傾斜角）／９０°
【００６４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、ブラシ繊維の繊維密度を大幅に高めることができ、かつ、ブラシを製造する際の生産効率を向上させることが可能なブラシの製造方法、及び、該ブラシの製造方法を用いて得られるブラシを提供できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ繊維用糸条を整経する工程、
整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程、
樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程、
ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程、
ブラシ繊維用糸条を低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱することにより低溶融温度樹脂を加圧成形する工程、及び、
前記溶解性樹脂を除去する工程を有する
ことを特徴とするブラシの製造方法。
【請求項２】
低溶融温度樹脂は、引張伸度が１００〜９００％の伸縮弾性エラストマー樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のブラシの製造方法。
【請求項３】
伸縮弾性エラストマー樹脂は、ポリウレタンエラストマーであることを特徴とする請求項２記載のブラシの製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載のブラシの製造方法を用いて製造されたブラシ。
【請求項１】
ブラシ繊維用糸条を整経する工程、
整経したブラシ繊維用糸条に所定の間隔で交互に低溶融温度樹脂含有溶液と溶解性樹脂含有溶液とを含浸させる工程、
樹脂含浸後のブラシ繊維用糸条を乾燥する工程、
ブラシ繊維用糸条を交互に折りたたむ工程、
ブラシ繊維用糸条を低溶融温度樹脂の溶融温度以上に加熱することにより低溶融温度樹脂を加圧成形する工程、及び、
前記溶解性樹脂を除去する工程を有する
ことを特徴とするブラシの製造方法。
【請求項２】
低溶融温度樹脂は、引張伸度が１００〜９００％の伸縮弾性エラストマー樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のブラシの製造方法。
【請求項３】
伸縮弾性エラストマー樹脂は、ポリウレタンエラストマーであることを特徴とする請求項２記載のブラシの製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載のブラシの製造方法を用いて製造されたブラシ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８７１４１（Ｐ２０１２−１８７１４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０６３８（Ｐ２０１１−５０６３８）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００１３３９）グンゼ株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００１３３９）グンゼ株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
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