ブラシ及びその製造方法
【目的】耐熱性に優れ、かつ、ブラシ毛の腰を強くして、その切れやブラシ毛根の抜けを防止することができるブラシ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】ブラシ毛２を植毛した板ブラシ１は、ブラシ毛２が、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束４と、炭素繊維束４を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するナイロン樹脂５と、炭素繊維束４を被覆する銅メッキ被膜６と、炭素繊維束４を被覆するニッケルメッキ被膜７とを備える。板ブラシ１は、炭素繊維束４を束ごと撚る工程と、撚り工程を経た炭素繊維束４にナイロン製糸を巻き付ける工程と、巻付工程を経た複数束の炭素繊維束４の間にナイロン製糸を挟んで熱処理を行う工程と、熱処理工程を経た炭素繊維束４に銅メッキをかける工程と、銅メッキ工程を経た炭素繊維束４にニッケルメッキをかける工程と、ニッケルメッキ工程を経て得られた炭素繊維束４を植毛する工程を経ることによって得られる。
【解決手段】ブラシ毛２を植毛した板ブラシ１は、ブラシ毛２が、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束４と、炭素繊維束４を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するナイロン樹脂５と、炭素繊維束４を被覆する銅メッキ被膜６と、炭素繊維束４を被覆するニッケルメッキ被膜７とを備える。板ブラシ１は、炭素繊維束４を束ごと撚る工程と、撚り工程を経た炭素繊維束４にナイロン製糸を巻き付ける工程と、巻付工程を経た複数束の炭素繊維束４の間にナイロン製糸を挟んで熱処理を行う工程と、熱処理工程を経た炭素繊維束４に銅メッキをかける工程と、銅メッキ工程を経た炭素繊維束４にニッケルメッキをかける工程と、ニッケルメッキ工程を経て得られた炭素繊維束４を植毛する工程を経ることによって得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、高温下での使用に好適なブラシ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複合加工装置として、パンチプレス加工装置とレーザー加工装置とを複合させた装置が開発されている。パンチプレス加工装置としての複合加工装置は、金属製被加工材に所定の孔を開ける装置であり、レーザー加工装置としての複合加工装置は、レーザーなどの熱エネルギーによって金属製被加工材を所定の形状にカットする装置である。複合加工装置は、支持テーブル上で金属製被加工材を支持し順次移動させ、これによって、絶え間ないパンチプレス加工やレーザー加工を行う。支持テーブル上には、耐熱温度が約２００℃のナイロン製の板ブラシ・ロールブラシが取り付けられ、その上を金属製被加工材が移動する。
【０００３】
複合加工装置がパンチプレス加工装置として機能する場合、そのパンチプレス部分の温度は、約８０℃である。従って、複合加工装置のパンチプレス部分に、ナイロン製の板ブラシ・ロールブラシを取り付けた支持テーブルを用いても、耐熱性の点で特に問題になることは起こらなかった。
【０００４】
一方、複合加工装置がレーザー加工装置として機能する場合、そのレーザーが金属製被加工材に当たる付近は、約８００〜１５００℃程度の高温にある。その付近では火花も飛び散る。従って、ナイロン製の板ブラシ・ロールブラシを支持テーブルに取り付けた状態で、この複合加工装置をレーザー加工装置として使用すると、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛が焦げる、溶ける、磨り減るという問題があった。焦げたり、溶けたりしたブラシ毛は、固まって１本の棒状のものになり、稼働を重ねるにつれて磨り減り具合が増し、板ブラシ・ロールブラシの基板が露出するという問題があった。
【０００５】
従来、このような問題があるにもかかわらず、ナイロン樹脂の板ブラシ・ロールブラシを取り付けたままで、複合加工装置によるレーザー加工を行っていた。
その理由は、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛だけが焦げ・溶け・磨り減り、それ以外の部分のブラシ毛は、こうした問題が生じなかったからである。また、レーザー加工後の金属製被加工材の状態は、板ブラシ・ロールブラシのブラシ毛の焦げ具合、溶け具合、磨り減り具合にあまり影響を受けなかったからである。
【０００６】
更に、板ブラシ・ロールブラシを取り替えるには、複合加工装置に取り付けられる全ての板ブラシ・ロールブラシ一式のうち悪くなったものだけを取り替えることはできず、全ての板ブラシ・ロールブラシ一式でなければ取り替えができなかった。そのため、まだ充分に使える板ブラシ・ロールブラシも取り替えなければならず、取り替えにかかるコストが非常に高いという問題があった。このことも、ナイロン製の板ブラシ・ロールブラシを使用していた理由である。
【０００７】
そこで、特許文献１には、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛が焦げ・溶け・磨り減るという問題を解決すべく、ブラシ毛を耐熱温度が高い炭素繊維によって構成したブラシテーブルを設けた複合加工装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２７７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のナイロン製のブラシ毛を用いた板ブラシ・ロールブラシの基板（図１のブラシ基板３参照）は変更せずに、ブラシ毛だけを耐熱性の高い炭素繊維製のものに変更し、熱加工装置のブラシテーブルに植設したところ、炭素繊維のブラシ毛が切れたり、毛根ごと（ブラシ毛ユニットごと）抜けたりするという問題が生じた。
更に、ブラシ毛だけを炭素繊維製のものに変更しただけでは、ブラシ毛が柔らかすぎて腰がないという問題があった。
また、特許文献１では、炭素繊維からなるブラシをブラシテーブルに植設することについて言及はあるものの、具体的なブラシの構造については何ら開示がなされていない。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その第一の目的は、複合加工装置をレーザー加工装置として機能させたときに、ブラシ毛が焦げる・溶ける・磨り減ることがない耐熱性を備えたブラシ及びその製造方法を提供することにある。その第二の目的は、ブラシ毛の腰を強くして、ブラシ毛の切れやブラシ毛根の抜けを防止することができるブラシ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るブラシは、ブラシ毛をブラシ基板に植毛したブラシにおいて、前記ブラシ毛が、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束と、当該炭素繊維束を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するナイロン樹脂と、当該炭素繊維束を被覆する銅メッキ被膜と、当該炭素繊維束を被覆するニッケルメッキ被膜とを備えたことを要旨とするものである。
この場合に、ブラシ基板が繊維強化セメント板又はチタンアルミ合金板からなるものであることが望ましい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るブラシの製造方法は、複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束を束ごと撚る撚り工程と、前記撚り工程を経た炭素繊維束に第一及び第二のナイロン製糸を巻き付ける巻付工程と、前記巻付工程を経た炭素繊維束を複数束取り出して、それらの間に第三のナイロン製糸を挟んで捻った状態で２００℃以上の環境下に晒す熱処理工程と、前記熱処理工程を経た炭素繊維束に銅メッキをかける銅メッキ工程と、前記銅メッキ工程を経た炭素繊維束にニッケルメッキをかけるニッケルメッキ工程と、前記ニッケルメッキ工程を経て得られた炭素繊維束をブラシ基板に植毛する植毛工程とを備えたことを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るブラシは、ブラシ毛が炭素繊維束と、その炭素繊維束を被覆する銅メッキ被膜及びニッケルメッキ被膜とを備えるため、複合加工装置をレーザー加工装置として機能させたときに、ブラシ毛が焦げる・溶ける・磨り減ることがない耐熱性を備えるという効果がある。このときに、ブラシ基板を繊維強化セメント板又はチタンアルミ合金板とすれば、ブラシ基板の焦げ・溶け・磨り減りを確実に回避できるという効果がある。
本発明に係るブラシは、ナイロン樹脂によって炭素繊維束を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着し、更に、炭素繊維束に銅メッキ被膜及びニッケルメッキ被膜をしたものであるから、ブラシ毛の腰を強くして、ブラシ毛の切れやブラシ毛根の抜けを防止することができるという効果がある。
本発明に係るブラシの製造方法も同様の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る板ブラシ１の外観斜視図であり、同図（ｂ）は、板ブラシ１のブラシ毛２の断面図である。本発明の一実施形態に係る板ブラシ１は、ブラシ毛２をブラシ基板３に植毛したものである。
【００１５】
板ブラシ１は、ブラシ毛２が炭素繊維束４と、ナイロン樹脂５と、銅メッキ被膜６と、ニッケルメッキ被膜７とからなる。ブラシ毛２は、所定の長さにカットされ、所定の本数が束線８（図２参照）で束ねられて折り畳まれ、その状態でその折り畳み部分を毛根としてブラシ基板３に植毛される。ブラシ毛２がブラシ基板３に植毛される際の構成は、特に限定されないが、好ましい構成は、次の通りである。すなわち、植毛孔１０（図２参照）の直径が５ｍｍの場合には、ブラシ毛２を６２〜６６ｍｍの長さにカットして、１４〜２０本束ねたブラシ毛が好ましく、特に６４ｍｍの長さにカットして１７本束ねたブラシ毛が好ましい。
また、植毛孔１０（図２参照）の直径が３．２ｍｍの場合には、ブラシ毛２を５８〜６２ｍｍの長さにカットして、５〜９本束ねたブラシ毛が好ましく、特に６０ｍｍの長さにカットして、７本束ねたブラシ毛が好ましい。
【００１６】
炭素繊維束４は、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束からなるものである。ここで用いる炭素繊維は、特に限定されるものではなく、市販のものであればよい。炭素繊維束４を構成する炭素繊維の直径及び本数は、特に限定されるものではないが、０．００１〜０．０３０ｍｍの炭素繊維を１０００〜６０００本束ねた炭素繊維束が好ましく、特に０．００７ｍｍの炭素繊維を３０００本束ねた炭素繊維束が好ましい。
【００１７】
ナイロン樹脂５は、炭素繊維束４を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するものであればよい。ここで用いるナイロン樹脂５は、特に限定されるものではなく、市販の融着糸を熱により溶かしたもの、及び／又は、６，６−ナイロンを熱により溶かしたものであればよい。ナイロン樹脂５は、炭素繊維束４を構成する各炭素繊維どうしの間に入り込んで各炭素繊維どうしを接着する。ナイロン樹脂５の入り込み具合は、各炭素繊維の表面の少なくとも一部にからむものであればよい。
【００１８】
銅メッキ被膜６は、ナイロン樹脂５によって各炭素繊維の少なくとも一が互いに接着された炭素繊維束４を被覆するものである。銅メッキ被膜６の膜厚は、特に限定されるものではない。銅メッキ被膜６の組成は、特に限定されるものではないが、９９．５ｗｔ％以上のＣｕと不可避的不純物からなるものが好ましい。
ニッケルメッキ被膜７は、銅メッキ被膜６がなされた炭素繊維束４を被覆するものである。ニッケルメッキ被膜７の膜厚は、特に限定されるものではない。ニッケルメッキ被膜７の組成は、特に限定されるものではないが、約９０〜９７ｗｔ％のＮｉと約３〜１０ｗｔ％のＰと不可避的不純物（ほとんど無視できる程度）からなるものが好ましい。
【００１９】
なお、図１（ｃ）に示すように、炭素繊維束４は、これを構成する各炭素繊維１４の表面全体がナイロン樹脂５で被覆され、更に、そのナイロン樹脂５で被覆された表面全体が銅メッキ被膜６で被覆され、更に、その銅メッキ被膜６が被覆された表面全体がニッケルメッキ被膜７で被覆されたものがより好ましい。各炭素繊維の表面にナイロン樹脂、銅メッキ被膜、ニッケルメッキ被膜がなされていない箇所が全くできないからである。また、ブラシ１に適用したときにブラシ毛２の耐熱性やその強度を高めることができるからである。
【００２０】
ブラシ基板３の材質は、特に限定されるものではないが、１０００〜１５００℃の温度に耐えうるものであることが好ましい。また、ブラシ基板３は、ブラシ毛２を束線８（図２参照）で所定数束ねたブラシ毛ユニット９（図２参照）にかかる引っ張りトルクに耐えうる材質及び形状のものであれば、特に、その材質及び形状は限定されない。ブラシ基板３としては、例えば、繊維強化セメント板、ベークライト、鉄板、アルミ板、チタン合金アルミ板からなるものが好ましい。
【００２１】
ブラシ基板３の表面には、複数の植毛孔１０，１０…が規則的又は不規則的に形成されている。この植毛孔１０，１０…は、ブラシ毛ユニット９を植設するための孔であり、その孔径は特に限定されないが、３〜１０ｍｍが好ましい。また、上端１１から先端部１２までの深さＤは特に限定されないが、３〜３０ｍｍが好ましい。例えば、植毛孔１０，１０…を孔径５ｍｍとした場合、上端１１から先端部１２までの深さＤは９ｍｍとすることができる。
【００２２】
植毛孔１０，１０…の上端角部１３には、アールが施され、そのアールは、０．３ｍｍ〜０．７５ｍｍである。その理由は、表１に示したように、アールが０．３ｍｍ未満だと、上端１１のエッジでブラシ毛２が切れる一方、アールが０．７５ｍｍを超えると、ブラシ毛ユニット９のブラシ毛が立たなくなったからである。そこで、アールを上記範囲としている。
【００２３】
【表１】
【００２４】
また、植毛孔１０，１０…は、その底部が逆円錐状であり、その先端部１２の角度が１００°〜１２０°である。その理由は、表２に示したように、先端部１２の角度が９０°以下だと、４ｋｇｆの引っ張りトルクをかけるとブラシ毛ユニット９がごそっと抜ける一方、１２０°を超えると、ブラシ毛２が途中で切れてしまい実測できなかったからである。この評価では７ｋｇｆに耐えられれば、要求特性は満たすものとした。そこで、先端部１２の角度を上記範囲としている。
【００２５】
【表２】
【００２６】
次に、本発明の第一の実施形態に係る板ブラシ１の製造方法について説明する。
本発明の一実施形態に係る板ブラシ１の製造方法は、撚り工程と、巻付工程と、熱処理工程と、銅メッキ工程と、ニッケルメッキ工程と、植毛工程と、を備える。
（１）撚り工程
複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束を束ごと撚る。例えば、直径０．００７ｍｍの炭素繊維を約３０００本束ね、その単位長さ１ｍの間に、ほぼ均等の間隔で１８０±１０回の撚りができるように、その炭素繊維束を撚る。炭素繊維の本数や撚り回数は、特に限定されるものではない。撚り工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ａ」とする。
【００２７】
（２）巻付工程
炭素繊維束Ａに第一及び第二のナイロン製糸を巻き付ける。第一のナイロン製糸として６，６−ナイロン製糸を用いることができ、第二のナイロン製糸として６，６−ナイロン製糸を用いることができるが、これに限定されるものではない。炭素繊維束Ａの単位長さ１ｍの間に、第一及び第二のナイロン製糸（合計２本のナイロン製糸）を、ほぼ均等の間隔で、それぞれ６００±１０回巻き付ける。巻付工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｂ」とする。
（３）熱処理工程
炭素繊維束Ｂを二束取り出して、それらの間に第三のナイロン製糸を挟み、捻る。第三のナイロン製糸として６，６−ナイロン製糸を用いることができる。そして、その捻った二束からなる炭素繊維束Ｂを約２００℃の雰囲気下に約１０秒間置く。これにより、第一〜第三のナイロン製糸（ナイロン樹脂）が溶け出して、炭素繊維束を構成する各炭素繊維を互いに接着する。これにより、炭素繊維束の強度が高められ、炭素繊維束に腰が出る。熱処理工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｃ」とする。
【００２８】
（４）銅メッキ工程
図３を参照して炭素繊維束Ｃに銅メッキをかける手順について説明する。なお、炭素繊維束Ｃに対して行う各処理は、液透過性の巻き筒にソフト巻き（メッキ液が入り込みやすい程度の巻き方をいう。以下同じ。）にした炭素繊維束Ｃを各処理槽に浸漬、又は、これに各処理液を噴射することによって行う。
（銅メッキ工程の前処理）
前処理として図３に示す(i)〜(vi)の処理を行う。同図(i)の脱脂処理においては、炭素繊維束Ｃの表面の残存油脂を除去する。そして、同図(ii)の水洗処理を行う。
同図(iii)の触媒付与処理においては、炭素繊維束ＣをＰｄとＳｎのコロイド溶液に浸漬し、ＰｄとＳｎを炭素繊維束Ｃの表面に吸着させる。そして、同図(iv)の水洗処理を行う。
同図(v)のアクセレーター処理においては、吸着させたＰｄ及びＳｎのうち、Ｓｎを溶かし、Ｐｄのみを吸着させた状態とする。そして、同図(vi)の水洗処理を行う。
【００２９】
（銅メッキ工程の本処理）
以上が終わると、本処理として図３に示す(vii-1)の銅メッキ処理を行う（無電解銅メッキ）。本処理の手順は次の通りである。
（Ａ）銅メッキ液の調整
銅メッキ液を以下の（ａ）〜（ｆ）の手順に従って調整する。
（ａ）硫酸銅３グラムを水３００ｃｃに溶かす（Ａ液）。
（ｂ）酒石酸カリウムナトリウム３０グラムを水３００ｃｃに溶かす（Ｂ液）。
（ｃ）Ａ液とＢ液とを混合する（Ｃ液）
（ｄ）カセイソーダ１０グラムを水１００ｃｃに溶かしたものと、安定剤（例えば、チオ尿素）０．１グラムを水１００ｃｃに溶かしたものとを混合する（Ｄ液）。
（ｅ）Ｃ液と、Ｄ液とを混合する（Ｅ液）。
（ｆ）ホルムアルデヒド（還元剤）１０グラムをＥ液に溶かし、水を加えて、全体で１リットルとする（Ｆ液：銅メッキ液）。
（Ｂ）銅メッキ液（Ｆ液）に浸漬
次に、（Ａ）の前処理が済んだ炭素繊維Ｃを３０℃のＦ液に３０分間浸漬する。すると、炭素繊維Ｃの表面に純Ｃｕ（純度９５ｗｔ％以上）が析出し、銅メッキが完了する。銅メッキ工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｄ」とする。
【００３０】
（５）ニッケルメッキ工程
図３を参照して炭素繊維束Ｄにニッケルメッキをかける手順について説明する。なお、炭素繊維束Ｄに対して行う各処理は、液透過性の巻き筒にソフト巻きにした炭素繊維束Ｄを各処理槽に浸漬、又は、これに各処理液を噴射することによって行う。
【００３１】
（ニッケルメッキ工程の前処理）
前処理として図３に示す(viii)の処理及び(iii)〜(vi)の処理を行う。まず、銅メッキ後であるため同図(viii)の水洗処理を行う。
同図(iii)の触媒付与処理においては、炭素繊維束ＤをＰｄとＳｎのコロイド溶液に浸漬し、ＰｄとＳｎを炭素繊維束Ｄの表面に吸着させる。そして、同図(iv)の水洗処理を行う。
同図(v)のアクセレーター処理においては、吸着させたＰｄ及びＳｎのうち、Ｓｎを溶かし、Ｐｄのみを吸着させた状態とする。そして、同図(vi)の水洗処理を行う。
【００３２】
（ニッケルメッキ工程の本処理）
以上が終わると、本処理として図３に示す(vii-2)のニッケルメッキ処理を行う（無電解ニッケルメッキ）。本処理の手順は次の通りである。
（Ａ）ニッケルメッキ液の調整
ニッケルメッキ液を以下の（ａ）〜（ｆ）の手順に従って調整する。
（ａ）硫酸ニッケル２０グラムを水３００ｃｃに溶かす（ａ液）。
（ｂ）クエン酸ナトリウム４０グラムを水３００ｃｃに溶かす（ｂ液）。
（ｃ）ａ液とｂ液とを混合する（ｃ液）
（ｄ）ｃ液にアンモニアを入れてｐＨを９にあわせる（ｄ液）。
（ｅ）ｄ液に次亜リン酸ソーダ１５グラムを溶かす（ｅ液）。
（ｆ）ｅ液に水を加えて全体で１リットルとする（ｆ液：ニッケルメッキ液）。
（Ｂ）ニッケルメッキ液（ｆ液）に浸漬
次に、（Ａ）の前処理が済んだ炭素繊維Ｄを３０℃のｆ液に３０分浸漬する。すると、炭素繊維Ｄの表面にＮｉとＰの合金（Ｎｉが９５ｗｔ％、Ｐが５ｗｔ％）が析出し、ニッケルメッキが完了する。ニッケルメッキ工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｅ」とする。
【００３３】
（６）植毛工程
ブラシ毛２を植毛する。植毛は、植毛作業を自動的に行う自動植毛機を用いて次の工程で行う。
まず、ブラシ毛２（炭素繊維束Ｅ）を、数十本単位で、針金状の束線８によって束ね、ブラシ毛ユニット９とし、ブラシ基板３の植毛孔１０，１０…へ植設する。すなわち、ブラシ毛２（炭素繊維束Ｅ）の植設は、図２に示したように、（ａ）植毛孔１０，１０…の上に所定の長さにカットしたブラシ毛２の束を所定の本数載置する、（ｂ）ブラシ毛２の束をＵ字状に折り曲げられた束線８によって一つに束ね、束線８を少なくとも一回交差させるか又は捻りを施すかすることにより、ブラシ毛２を確実に一つに束ねた状態、すなわち、ブラシ毛ユニット９とする、（ｃ）ブラシ毛ユニット９をその毛根からブラシ基板３に埋設する、という工程によって行う。これによって、板ブラシ１ができあがる。
【００３４】
次に、本発明の第二の実施形態に係るブラシについて説明する。
図４は、本発明の第二の実施形態に係るロールブラシ２１の外観斜視図、図５は、その植毛工程を示した図である。これらの図において、本発明の一実施形態に係るロールブラシ２１は、ブラシ毛２２を所定の長さにカットして束ねて折り畳んだブラシ毛ユニット２３を、金属製の一枚の板を中空の三角柱状に折り曲げた形状をしたブラシ毛保持具２４によって狭持させ、これをかしめたものをブラシ毛２２が放射状に立つ状態で、内径シャフト２５に螺旋状に巻き付けたものである。
【００３５】
ブラシ毛２２がブラシ毛保持具２４に保持される際の構成は、特に限定されないが、好ましい構成は、次の通りである。すなわち、ブラシ毛２２を５８〜６２ｍｍの長さにカットして１７〜２５本束ねたブラシ毛が好ましく、特に、６０ｍｍの長さにカットして２１本束ねたブラシ毛が好ましい。
【００３６】
ブラシ毛保持具２４は、その底側角部２６には、アールが施され、そのアールは特に限定されないが、１．０〜１．５ｍｍが好ましい。その理由は、表３に示したように、アールが１．０ｍｍ未満の場合、及び、アールが１．５ｍｍを超えた場合のいずれもブラシ毛が抜けたからである。そこで、アールを上記範囲としている。
【００３７】
【表３】
【００３８】
また、ブラシ毛保持具２４の開口部２７の開口幅は特に限定されないが、３．０〜４．３ｍｍが好ましい。その理由は、表４に示したように、開口幅が３．０ｍｍ未満の場合、及び、開口幅が４．３ｍｍを超えた場合のいずれもブラシ毛が切れたからである。そこで、開口幅を上記範囲としている。
【００３９】
【表４】
【００４０】
更に、ブラシ毛を束ねる束線２８は、その材質は特に限定されないが、ＳＵＳ３０４が好ましい。また、束線２８の直径は特に限定されないが、１．０５〜１．３５ｍｍが好ましく、特に１．２ｍｍが好ましい。その理由は、表５に示したように、直径が１．０ｍｍ以下の場合、及び、直径が１．４ｍｍを超えた場合のいずれもブラシ毛が切れたり抜けたりしたからである。そこで、束線２８の直径を上記範囲としている。
【００４１】
【表５】
【００４２】
また、内径シャフト２５は、ステンレスからなり、その内径は特に限定されないが５〜２０ｍｍが好ましく、特にブラシ種類に応じて１０ｍｍ、１３ｍｍ、１７ｍｍが好ましい。また、ブラシ毛２２の長さ（ブラシ毛保持具２４から外に出ている長さ）は、特に限定されないが５〜２０ｍｍが好ましく、特に８〜１１ｍｍが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の第二の実施形態に係るロールブラシ２１の製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係るロールブラシ２１の製造方法は、撚り工程と、巻付工程と、熱処理工程と、銅メッキ工程と、ニッケルメッキ工程と、植毛工程とを備える。なお、植毛工程以外は、板ブラシ１と同じ製造工程であるため、その説明を省略し、植毛工程について説明する。
（１）植毛工程
ブラシ毛２２を植毛する。植毛は、植毛作業を自動的に行う自動植毛機を用いて次の工程で行う。
ブラシ毛２２（炭素繊維束Ｅ）を、針金状の束線２８によって所定の本数分束ね、ブラシ毛ユニット２３とし、ブラシ毛保持具２４によって狭持させる。すなわち、ブラシ毛２２（炭素繊維束Ｅ）の植設は、図５に示したように、（ａ）ブラシ毛保持具２４の上に所定の長さにカットしたブラシ毛２２の束を所定の本数セットする、（ｂ）ブラシ毛２２の束をＵ字状に折り曲げられた束線２８によって一つに束ね、束線２８を少なくとも一回交差させるか又は捻りを施すかすることにより、ブラシ毛２２を確実に一つに束ねた状態、すなわち、ブラシ毛ユニット２３とする、（ｃ）ブラシ毛ユニット２３をその毛根を収容した状態でブラシ毛保持具２４に狭持させ、ブラシ毛保持具２４をかしめる、（ｄ）ブラシ毛保持具２４を、ブラシ毛２２が放射状に立つ状態で、内径シャフト２５に螺旋状に巻き付ける、という工程によって行う。これによって、ロールブラシ２１ができあがる。
【００４４】
本発明の一実施形態に係る板ブラシ１及びロールブラシ２１の作用について説明する。板ブラシ１及びロールブラシ２１を複合加工装置にセットして金属製被加工材にレーザー加工を行うと、金属製被加工材に当たる付近が約８００〜１５００℃程度の高温になり、火花が飛び散るが、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛２，２２の溶け・焦げ・磨り減りは生じない。また、ブラシ毛２，２２の材質に併せて上端角部１３や底側角部２６にアールを施したため、ブラシ毛の切れや抜けが防止される。
【実施例】
【００４５】
表６に示した材料を用いて実施例及び比較例について供試材としての板ブラシ及びブラシ基板を作製又は準備し、同表に示す方法・条件で耐熱テストを行った。耐熱テストは、（１）高温で鉄板板（厚さ３．２ｍｍ）を溶断し、その溶断後の鉄板板をブラシ毛にこすりつけ、その後のブラシ毛の状態を目視によって観察することにより、又は、（２）直接バーナーでブラシ毛（又はブラシ基板）を照射し、その後のブラシ毛（又はブラシ基板）の状態を目視によって観察することにより行った。
【００４６】
【表６】
【００４７】
このことから、ブラシ毛として炭素繊維束Ｅを用いた実施例の板ブラシでは耐熱テストの前後を通じてブラシ毛に変化はみられず、良好な耐熱性を示すことが確認された。一方、ブラシ毛としてＰＰＳを用いた比較例の板ブラシでは溶断された鉄板をこすりつけると溶けたことが確認された。
また、ブラシ基板として繊維強化セメント板に超耐熱塗料を塗布したものや、Ｔｉ−Ａｌ合金板が好適であることが確認された。もっとも、実施例１〜６でブラシ基板の材質として用いた繊維強化セメント板に超耐熱塗料を塗布したものは、直接バーナーの火を照射すると、比較例２で示したように溶けるため、直接火が照射されるような使い方は回避する必要がある。
【００４８】
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るブラシは、１５００℃の温度に曝される環境下での使用に耐え、熱エネルギーを使用する熱加工装置に用いて好適であり、例えば金属製被加工材を所定の形状に切断加工するレーザー加工装置や、金属製被加工材を所定の形状に切断加工するとともに、孔開け加工を行う複合加工装置（レーザー加工装置とパンチング加工装置とを複合させた装置）に用いることができる。本発明に係るブラシの製造方法は、１５００℃の温度に曝される環境下での使用に耐えるブラシを製造するのに適している。
更に、本発明に係るブラシは、高温下での使用に限らず、パンチング加工装置や、洗車用、掃除用、頭髪用ブラシ等、あらゆるブラシの用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】同図（ａ）が本発明の一実施形態に係るブラシ板１の外観斜視図、同図（ｂ）がブラシ毛２の断面図，同図（ｃ）が他の実施形態に係る炭素繊維束４の断面図である。
【図２】ブラシ毛２の植毛部分をその植毛工程を含めて概念的に示した工程図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るメッキ工程を示した図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係るロールブラシ２１の外観斜視図である。
【図５】ブラシ毛２２の植毛部分をその植毛工程を含めて概念的に示した工程図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 板ブラシ
２、２２ ブラシ毛
３ ブラシ基板
４ 炭素繊維束
１４ 炭素繊維
５ ナイロン樹脂
６ 銅メッキ被膜
７ ニッケルメッキ被膜
８、２８ 束線
９、２３ ブラシ毛ユニット
１０ 植毛孔
１１ 上端
１２ 先端部
１３ 上端角部
２１ ロールブラシ
２４ ブラシ毛保持具
２５ 内径シャフト
２６ 底側角部
２７ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、高温下での使用に好適なブラシ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複合加工装置として、パンチプレス加工装置とレーザー加工装置とを複合させた装置が開発されている。パンチプレス加工装置としての複合加工装置は、金属製被加工材に所定の孔を開ける装置であり、レーザー加工装置としての複合加工装置は、レーザーなどの熱エネルギーによって金属製被加工材を所定の形状にカットする装置である。複合加工装置は、支持テーブル上で金属製被加工材を支持し順次移動させ、これによって、絶え間ないパンチプレス加工やレーザー加工を行う。支持テーブル上には、耐熱温度が約２００℃のナイロン製の板ブラシ・ロールブラシが取り付けられ、その上を金属製被加工材が移動する。
【０００３】
複合加工装置がパンチプレス加工装置として機能する場合、そのパンチプレス部分の温度は、約８０℃である。従って、複合加工装置のパンチプレス部分に、ナイロン製の板ブラシ・ロールブラシを取り付けた支持テーブルを用いても、耐熱性の点で特に問題になることは起こらなかった。
【０００４】
一方、複合加工装置がレーザー加工装置として機能する場合、そのレーザーが金属製被加工材に当たる付近は、約８００〜１５００℃程度の高温にある。その付近では火花も飛び散る。従って、ナイロン製の板ブラシ・ロールブラシを支持テーブルに取り付けた状態で、この複合加工装置をレーザー加工装置として使用すると、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛が焦げる、溶ける、磨り減るという問題があった。焦げたり、溶けたりしたブラシ毛は、固まって１本の棒状のものになり、稼働を重ねるにつれて磨り減り具合が増し、板ブラシ・ロールブラシの基板が露出するという問題があった。
【０００５】
従来、このような問題があるにもかかわらず、ナイロン樹脂の板ブラシ・ロールブラシを取り付けたままで、複合加工装置によるレーザー加工を行っていた。
その理由は、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛だけが焦げ・溶け・磨り減り、それ以外の部分のブラシ毛は、こうした問題が生じなかったからである。また、レーザー加工後の金属製被加工材の状態は、板ブラシ・ロールブラシのブラシ毛の焦げ具合、溶け具合、磨り減り具合にあまり影響を受けなかったからである。
【０００６】
更に、板ブラシ・ロールブラシを取り替えるには、複合加工装置に取り付けられる全ての板ブラシ・ロールブラシ一式のうち悪くなったものだけを取り替えることはできず、全ての板ブラシ・ロールブラシ一式でなければ取り替えができなかった。そのため、まだ充分に使える板ブラシ・ロールブラシも取り替えなければならず、取り替えにかかるコストが非常に高いという問題があった。このことも、ナイロン製の板ブラシ・ロールブラシを使用していた理由である。
【０００７】
そこで、特許文献１には、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛が焦げ・溶け・磨り減るという問題を解決すべく、ブラシ毛を耐熱温度が高い炭素繊維によって構成したブラシテーブルを設けた複合加工装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２７７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のナイロン製のブラシ毛を用いた板ブラシ・ロールブラシの基板（図１のブラシ基板３参照）は変更せずに、ブラシ毛だけを耐熱性の高い炭素繊維製のものに変更し、熱加工装置のブラシテーブルに植設したところ、炭素繊維のブラシ毛が切れたり、毛根ごと（ブラシ毛ユニットごと）抜けたりするという問題が生じた。
更に、ブラシ毛だけを炭素繊維製のものに変更しただけでは、ブラシ毛が柔らかすぎて腰がないという問題があった。
また、特許文献１では、炭素繊維からなるブラシをブラシテーブルに植設することについて言及はあるものの、具体的なブラシの構造については何ら開示がなされていない。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その第一の目的は、複合加工装置をレーザー加工装置として機能させたときに、ブラシ毛が焦げる・溶ける・磨り減ることがない耐熱性を備えたブラシ及びその製造方法を提供することにある。その第二の目的は、ブラシ毛の腰を強くして、ブラシ毛の切れやブラシ毛根の抜けを防止することができるブラシ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るブラシは、ブラシ毛をブラシ基板に植毛したブラシにおいて、前記ブラシ毛が、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束と、当該炭素繊維束を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するナイロン樹脂と、当該炭素繊維束を被覆する銅メッキ被膜と、当該炭素繊維束を被覆するニッケルメッキ被膜とを備えたことを要旨とするものである。
この場合に、ブラシ基板が繊維強化セメント板又はチタンアルミ合金板からなるものであることが望ましい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るブラシの製造方法は、複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束を束ごと撚る撚り工程と、前記撚り工程を経た炭素繊維束に第一及び第二のナイロン製糸を巻き付ける巻付工程と、前記巻付工程を経た炭素繊維束を複数束取り出して、それらの間に第三のナイロン製糸を挟んで捻った状態で２００℃以上の環境下に晒す熱処理工程と、前記熱処理工程を経た炭素繊維束に銅メッキをかける銅メッキ工程と、前記銅メッキ工程を経た炭素繊維束にニッケルメッキをかけるニッケルメッキ工程と、前記ニッケルメッキ工程を経て得られた炭素繊維束をブラシ基板に植毛する植毛工程とを備えたことを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るブラシは、ブラシ毛が炭素繊維束と、その炭素繊維束を被覆する銅メッキ被膜及びニッケルメッキ被膜とを備えるため、複合加工装置をレーザー加工装置として機能させたときに、ブラシ毛が焦げる・溶ける・磨り減ることがない耐熱性を備えるという効果がある。このときに、ブラシ基板を繊維強化セメント板又はチタンアルミ合金板とすれば、ブラシ基板の焦げ・溶け・磨り減りを確実に回避できるという効果がある。
本発明に係るブラシは、ナイロン樹脂によって炭素繊維束を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着し、更に、炭素繊維束に銅メッキ被膜及びニッケルメッキ被膜をしたものであるから、ブラシ毛の腰を強くして、ブラシ毛の切れやブラシ毛根の抜けを防止することができるという効果がある。
本発明に係るブラシの製造方法も同様の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る板ブラシ１の外観斜視図であり、同図（ｂ）は、板ブラシ１のブラシ毛２の断面図である。本発明の一実施形態に係る板ブラシ１は、ブラシ毛２をブラシ基板３に植毛したものである。
【００１５】
板ブラシ１は、ブラシ毛２が炭素繊維束４と、ナイロン樹脂５と、銅メッキ被膜６と、ニッケルメッキ被膜７とからなる。ブラシ毛２は、所定の長さにカットされ、所定の本数が束線８（図２参照）で束ねられて折り畳まれ、その状態でその折り畳み部分を毛根としてブラシ基板３に植毛される。ブラシ毛２がブラシ基板３に植毛される際の構成は、特に限定されないが、好ましい構成は、次の通りである。すなわち、植毛孔１０（図２参照）の直径が５ｍｍの場合には、ブラシ毛２を６２〜６６ｍｍの長さにカットして、１４〜２０本束ねたブラシ毛が好ましく、特に６４ｍｍの長さにカットして１７本束ねたブラシ毛が好ましい。
また、植毛孔１０（図２参照）の直径が３．２ｍｍの場合には、ブラシ毛２を５８〜６２ｍｍの長さにカットして、５〜９本束ねたブラシ毛が好ましく、特に６０ｍｍの長さにカットして、７本束ねたブラシ毛が好ましい。
【００１６】
炭素繊維束４は、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束からなるものである。ここで用いる炭素繊維は、特に限定されるものではなく、市販のものであればよい。炭素繊維束４を構成する炭素繊維の直径及び本数は、特に限定されるものではないが、０．００１〜０．０３０ｍｍの炭素繊維を１０００〜６０００本束ねた炭素繊維束が好ましく、特に０．００７ｍｍの炭素繊維を３０００本束ねた炭素繊維束が好ましい。
【００１７】
ナイロン樹脂５は、炭素繊維束４を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するものであればよい。ここで用いるナイロン樹脂５は、特に限定されるものではなく、市販の融着糸を熱により溶かしたもの、及び／又は、６，６−ナイロンを熱により溶かしたものであればよい。ナイロン樹脂５は、炭素繊維束４を構成する各炭素繊維どうしの間に入り込んで各炭素繊維どうしを接着する。ナイロン樹脂５の入り込み具合は、各炭素繊維の表面の少なくとも一部にからむものであればよい。
【００１８】
銅メッキ被膜６は、ナイロン樹脂５によって各炭素繊維の少なくとも一が互いに接着された炭素繊維束４を被覆するものである。銅メッキ被膜６の膜厚は、特に限定されるものではない。銅メッキ被膜６の組成は、特に限定されるものではないが、９９．５ｗｔ％以上のＣｕと不可避的不純物からなるものが好ましい。
ニッケルメッキ被膜７は、銅メッキ被膜６がなされた炭素繊維束４を被覆するものである。ニッケルメッキ被膜７の膜厚は、特に限定されるものではない。ニッケルメッキ被膜７の組成は、特に限定されるものではないが、約９０〜９７ｗｔ％のＮｉと約３〜１０ｗｔ％のＰと不可避的不純物（ほとんど無視できる程度）からなるものが好ましい。
【００１９】
なお、図１（ｃ）に示すように、炭素繊維束４は、これを構成する各炭素繊維１４の表面全体がナイロン樹脂５で被覆され、更に、そのナイロン樹脂５で被覆された表面全体が銅メッキ被膜６で被覆され、更に、その銅メッキ被膜６が被覆された表面全体がニッケルメッキ被膜７で被覆されたものがより好ましい。各炭素繊維の表面にナイロン樹脂、銅メッキ被膜、ニッケルメッキ被膜がなされていない箇所が全くできないからである。また、ブラシ１に適用したときにブラシ毛２の耐熱性やその強度を高めることができるからである。
【００２０】
ブラシ基板３の材質は、特に限定されるものではないが、１０００〜１５００℃の温度に耐えうるものであることが好ましい。また、ブラシ基板３は、ブラシ毛２を束線８（図２参照）で所定数束ねたブラシ毛ユニット９（図２参照）にかかる引っ張りトルクに耐えうる材質及び形状のものであれば、特に、その材質及び形状は限定されない。ブラシ基板３としては、例えば、繊維強化セメント板、ベークライト、鉄板、アルミ板、チタン合金アルミ板からなるものが好ましい。
【００２１】
ブラシ基板３の表面には、複数の植毛孔１０，１０…が規則的又は不規則的に形成されている。この植毛孔１０，１０…は、ブラシ毛ユニット９を植設するための孔であり、その孔径は特に限定されないが、３〜１０ｍｍが好ましい。また、上端１１から先端部１２までの深さＤは特に限定されないが、３〜３０ｍｍが好ましい。例えば、植毛孔１０，１０…を孔径５ｍｍとした場合、上端１１から先端部１２までの深さＤは９ｍｍとすることができる。
【００２２】
植毛孔１０，１０…の上端角部１３には、アールが施され、そのアールは、０．３ｍｍ〜０．７５ｍｍである。その理由は、表１に示したように、アールが０．３ｍｍ未満だと、上端１１のエッジでブラシ毛２が切れる一方、アールが０．７５ｍｍを超えると、ブラシ毛ユニット９のブラシ毛が立たなくなったからである。そこで、アールを上記範囲としている。
【００２３】
【表１】
【００２４】
また、植毛孔１０，１０…は、その底部が逆円錐状であり、その先端部１２の角度が１００°〜１２０°である。その理由は、表２に示したように、先端部１２の角度が９０°以下だと、４ｋｇｆの引っ張りトルクをかけるとブラシ毛ユニット９がごそっと抜ける一方、１２０°を超えると、ブラシ毛２が途中で切れてしまい実測できなかったからである。この評価では７ｋｇｆに耐えられれば、要求特性は満たすものとした。そこで、先端部１２の角度を上記範囲としている。
【００２５】
【表２】
【００２６】
次に、本発明の第一の実施形態に係る板ブラシ１の製造方法について説明する。
本発明の一実施形態に係る板ブラシ１の製造方法は、撚り工程と、巻付工程と、熱処理工程と、銅メッキ工程と、ニッケルメッキ工程と、植毛工程と、を備える。
（１）撚り工程
複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束を束ごと撚る。例えば、直径０．００７ｍｍの炭素繊維を約３０００本束ね、その単位長さ１ｍの間に、ほぼ均等の間隔で１８０±１０回の撚りができるように、その炭素繊維束を撚る。炭素繊維の本数や撚り回数は、特に限定されるものではない。撚り工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ａ」とする。
【００２７】
（２）巻付工程
炭素繊維束Ａに第一及び第二のナイロン製糸を巻き付ける。第一のナイロン製糸として６，６−ナイロン製糸を用いることができ、第二のナイロン製糸として６，６−ナイロン製糸を用いることができるが、これに限定されるものではない。炭素繊維束Ａの単位長さ１ｍの間に、第一及び第二のナイロン製糸（合計２本のナイロン製糸）を、ほぼ均等の間隔で、それぞれ６００±１０回巻き付ける。巻付工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｂ」とする。
（３）熱処理工程
炭素繊維束Ｂを二束取り出して、それらの間に第三のナイロン製糸を挟み、捻る。第三のナイロン製糸として６，６−ナイロン製糸を用いることができる。そして、その捻った二束からなる炭素繊維束Ｂを約２００℃の雰囲気下に約１０秒間置く。これにより、第一〜第三のナイロン製糸（ナイロン樹脂）が溶け出して、炭素繊維束を構成する各炭素繊維を互いに接着する。これにより、炭素繊維束の強度が高められ、炭素繊維束に腰が出る。熱処理工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｃ」とする。
【００２８】
（４）銅メッキ工程
図３を参照して炭素繊維束Ｃに銅メッキをかける手順について説明する。なお、炭素繊維束Ｃに対して行う各処理は、液透過性の巻き筒にソフト巻き（メッキ液が入り込みやすい程度の巻き方をいう。以下同じ。）にした炭素繊維束Ｃを各処理槽に浸漬、又は、これに各処理液を噴射することによって行う。
（銅メッキ工程の前処理）
前処理として図３に示す(i)〜(vi)の処理を行う。同図(i)の脱脂処理においては、炭素繊維束Ｃの表面の残存油脂を除去する。そして、同図(ii)の水洗処理を行う。
同図(iii)の触媒付与処理においては、炭素繊維束ＣをＰｄとＳｎのコロイド溶液に浸漬し、ＰｄとＳｎを炭素繊維束Ｃの表面に吸着させる。そして、同図(iv)の水洗処理を行う。
同図(v)のアクセレーター処理においては、吸着させたＰｄ及びＳｎのうち、Ｓｎを溶かし、Ｐｄのみを吸着させた状態とする。そして、同図(vi)の水洗処理を行う。
【００２９】
（銅メッキ工程の本処理）
以上が終わると、本処理として図３に示す(vii-1)の銅メッキ処理を行う（無電解銅メッキ）。本処理の手順は次の通りである。
（Ａ）銅メッキ液の調整
銅メッキ液を以下の（ａ）〜（ｆ）の手順に従って調整する。
（ａ）硫酸銅３グラムを水３００ｃｃに溶かす（Ａ液）。
（ｂ）酒石酸カリウムナトリウム３０グラムを水３００ｃｃに溶かす（Ｂ液）。
（ｃ）Ａ液とＢ液とを混合する（Ｃ液）
（ｄ）カセイソーダ１０グラムを水１００ｃｃに溶かしたものと、安定剤（例えば、チオ尿素）０．１グラムを水１００ｃｃに溶かしたものとを混合する（Ｄ液）。
（ｅ）Ｃ液と、Ｄ液とを混合する（Ｅ液）。
（ｆ）ホルムアルデヒド（還元剤）１０グラムをＥ液に溶かし、水を加えて、全体で１リットルとする（Ｆ液：銅メッキ液）。
（Ｂ）銅メッキ液（Ｆ液）に浸漬
次に、（Ａ）の前処理が済んだ炭素繊維Ｃを３０℃のＦ液に３０分間浸漬する。すると、炭素繊維Ｃの表面に純Ｃｕ（純度９５ｗｔ％以上）が析出し、銅メッキが完了する。銅メッキ工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｄ」とする。
【００３０】
（５）ニッケルメッキ工程
図３を参照して炭素繊維束Ｄにニッケルメッキをかける手順について説明する。なお、炭素繊維束Ｄに対して行う各処理は、液透過性の巻き筒にソフト巻きにした炭素繊維束Ｄを各処理槽に浸漬、又は、これに各処理液を噴射することによって行う。
【００３１】
（ニッケルメッキ工程の前処理）
前処理として図３に示す(viii)の処理及び(iii)〜(vi)の処理を行う。まず、銅メッキ後であるため同図(viii)の水洗処理を行う。
同図(iii)の触媒付与処理においては、炭素繊維束ＤをＰｄとＳｎのコロイド溶液に浸漬し、ＰｄとＳｎを炭素繊維束Ｄの表面に吸着させる。そして、同図(iv)の水洗処理を行う。
同図(v)のアクセレーター処理においては、吸着させたＰｄ及びＳｎのうち、Ｓｎを溶かし、Ｐｄのみを吸着させた状態とする。そして、同図(vi)の水洗処理を行う。
【００３２】
（ニッケルメッキ工程の本処理）
以上が終わると、本処理として図３に示す(vii-2)のニッケルメッキ処理を行う（無電解ニッケルメッキ）。本処理の手順は次の通りである。
（Ａ）ニッケルメッキ液の調整
ニッケルメッキ液を以下の（ａ）〜（ｆ）の手順に従って調整する。
（ａ）硫酸ニッケル２０グラムを水３００ｃｃに溶かす（ａ液）。
（ｂ）クエン酸ナトリウム４０グラムを水３００ｃｃに溶かす（ｂ液）。
（ｃ）ａ液とｂ液とを混合する（ｃ液）
（ｄ）ｃ液にアンモニアを入れてｐＨを９にあわせる（ｄ液）。
（ｅ）ｄ液に次亜リン酸ソーダ１５グラムを溶かす（ｅ液）。
（ｆ）ｅ液に水を加えて全体で１リットルとする（ｆ液：ニッケルメッキ液）。
（Ｂ）ニッケルメッキ液（ｆ液）に浸漬
次に、（Ａ）の前処理が済んだ炭素繊維Ｄを３０℃のｆ液に３０分浸漬する。すると、炭素繊維Ｄの表面にＮｉとＰの合金（Ｎｉが９５ｗｔ％、Ｐが５ｗｔ％）が析出し、ニッケルメッキが完了する。ニッケルメッキ工程を経た炭素繊維束を「炭素繊維束Ｅ」とする。
【００３３】
（６）植毛工程
ブラシ毛２を植毛する。植毛は、植毛作業を自動的に行う自動植毛機を用いて次の工程で行う。
まず、ブラシ毛２（炭素繊維束Ｅ）を、数十本単位で、針金状の束線８によって束ね、ブラシ毛ユニット９とし、ブラシ基板３の植毛孔１０，１０…へ植設する。すなわち、ブラシ毛２（炭素繊維束Ｅ）の植設は、図２に示したように、（ａ）植毛孔１０，１０…の上に所定の長さにカットしたブラシ毛２の束を所定の本数載置する、（ｂ）ブラシ毛２の束をＵ字状に折り曲げられた束線８によって一つに束ね、束線８を少なくとも一回交差させるか又は捻りを施すかすることにより、ブラシ毛２を確実に一つに束ねた状態、すなわち、ブラシ毛ユニット９とする、（ｃ）ブラシ毛ユニット９をその毛根からブラシ基板３に埋設する、という工程によって行う。これによって、板ブラシ１ができあがる。
【００３４】
次に、本発明の第二の実施形態に係るブラシについて説明する。
図４は、本発明の第二の実施形態に係るロールブラシ２１の外観斜視図、図５は、その植毛工程を示した図である。これらの図において、本発明の一実施形態に係るロールブラシ２１は、ブラシ毛２２を所定の長さにカットして束ねて折り畳んだブラシ毛ユニット２３を、金属製の一枚の板を中空の三角柱状に折り曲げた形状をしたブラシ毛保持具２４によって狭持させ、これをかしめたものをブラシ毛２２が放射状に立つ状態で、内径シャフト２５に螺旋状に巻き付けたものである。
【００３５】
ブラシ毛２２がブラシ毛保持具２４に保持される際の構成は、特に限定されないが、好ましい構成は、次の通りである。すなわち、ブラシ毛２２を５８〜６２ｍｍの長さにカットして１７〜２５本束ねたブラシ毛が好ましく、特に、６０ｍｍの長さにカットして２１本束ねたブラシ毛が好ましい。
【００３６】
ブラシ毛保持具２４は、その底側角部２６には、アールが施され、そのアールは特に限定されないが、１．０〜１．５ｍｍが好ましい。その理由は、表３に示したように、アールが１．０ｍｍ未満の場合、及び、アールが１．５ｍｍを超えた場合のいずれもブラシ毛が抜けたからである。そこで、アールを上記範囲としている。
【００３７】
【表３】
【００３８】
また、ブラシ毛保持具２４の開口部２７の開口幅は特に限定されないが、３．０〜４．３ｍｍが好ましい。その理由は、表４に示したように、開口幅が３．０ｍｍ未満の場合、及び、開口幅が４．３ｍｍを超えた場合のいずれもブラシ毛が切れたからである。そこで、開口幅を上記範囲としている。
【００３９】
【表４】
【００４０】
更に、ブラシ毛を束ねる束線２８は、その材質は特に限定されないが、ＳＵＳ３０４が好ましい。また、束線２８の直径は特に限定されないが、１．０５〜１．３５ｍｍが好ましく、特に１．２ｍｍが好ましい。その理由は、表５に示したように、直径が１．０ｍｍ以下の場合、及び、直径が１．４ｍｍを超えた場合のいずれもブラシ毛が切れたり抜けたりしたからである。そこで、束線２８の直径を上記範囲としている。
【００４１】
【表５】
【００４２】
また、内径シャフト２５は、ステンレスからなり、その内径は特に限定されないが５〜２０ｍｍが好ましく、特にブラシ種類に応じて１０ｍｍ、１３ｍｍ、１７ｍｍが好ましい。また、ブラシ毛２２の長さ（ブラシ毛保持具２４から外に出ている長さ）は、特に限定されないが５〜２０ｍｍが好ましく、特に８〜１１ｍｍが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の第二の実施形態に係るロールブラシ２１の製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係るロールブラシ２１の製造方法は、撚り工程と、巻付工程と、熱処理工程と、銅メッキ工程と、ニッケルメッキ工程と、植毛工程とを備える。なお、植毛工程以外は、板ブラシ１と同じ製造工程であるため、その説明を省略し、植毛工程について説明する。
（１）植毛工程
ブラシ毛２２を植毛する。植毛は、植毛作業を自動的に行う自動植毛機を用いて次の工程で行う。
ブラシ毛２２（炭素繊維束Ｅ）を、針金状の束線２８によって所定の本数分束ね、ブラシ毛ユニット２３とし、ブラシ毛保持具２４によって狭持させる。すなわち、ブラシ毛２２（炭素繊維束Ｅ）の植設は、図５に示したように、（ａ）ブラシ毛保持具２４の上に所定の長さにカットしたブラシ毛２２の束を所定の本数セットする、（ｂ）ブラシ毛２２の束をＵ字状に折り曲げられた束線２８によって一つに束ね、束線２８を少なくとも一回交差させるか又は捻りを施すかすることにより、ブラシ毛２２を確実に一つに束ねた状態、すなわち、ブラシ毛ユニット２３とする、（ｃ）ブラシ毛ユニット２３をその毛根を収容した状態でブラシ毛保持具２４に狭持させ、ブラシ毛保持具２４をかしめる、（ｄ）ブラシ毛保持具２４を、ブラシ毛２２が放射状に立つ状態で、内径シャフト２５に螺旋状に巻き付ける、という工程によって行う。これによって、ロールブラシ２１ができあがる。
【００４４】
本発明の一実施形態に係る板ブラシ１及びロールブラシ２１の作用について説明する。板ブラシ１及びロールブラシ２１を複合加工装置にセットして金属製被加工材にレーザー加工を行うと、金属製被加工材に当たる付近が約８００〜１５００℃程度の高温になり、火花が飛び散るが、レーザーや火花が当たる付近のブラシ毛２，２２の溶け・焦げ・磨り減りは生じない。また、ブラシ毛２，２２の材質に併せて上端角部１３や底側角部２６にアールを施したため、ブラシ毛の切れや抜けが防止される。
【実施例】
【００４５】
表６に示した材料を用いて実施例及び比較例について供試材としての板ブラシ及びブラシ基板を作製又は準備し、同表に示す方法・条件で耐熱テストを行った。耐熱テストは、（１）高温で鉄板板（厚さ３．２ｍｍ）を溶断し、その溶断後の鉄板板をブラシ毛にこすりつけ、その後のブラシ毛の状態を目視によって観察することにより、又は、（２）直接バーナーでブラシ毛（又はブラシ基板）を照射し、その後のブラシ毛（又はブラシ基板）の状態を目視によって観察することにより行った。
【００４６】
【表６】
【００４７】
このことから、ブラシ毛として炭素繊維束Ｅを用いた実施例の板ブラシでは耐熱テストの前後を通じてブラシ毛に変化はみられず、良好な耐熱性を示すことが確認された。一方、ブラシ毛としてＰＰＳを用いた比較例の板ブラシでは溶断された鉄板をこすりつけると溶けたことが確認された。
また、ブラシ基板として繊維強化セメント板に超耐熱塗料を塗布したものや、Ｔｉ−Ａｌ合金板が好適であることが確認された。もっとも、実施例１〜６でブラシ基板の材質として用いた繊維強化セメント板に超耐熱塗料を塗布したものは、直接バーナーの火を照射すると、比較例２で示したように溶けるため、直接火が照射されるような使い方は回避する必要がある。
【００４８】
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るブラシは、１５００℃の温度に曝される環境下での使用に耐え、熱エネルギーを使用する熱加工装置に用いて好適であり、例えば金属製被加工材を所定の形状に切断加工するレーザー加工装置や、金属製被加工材を所定の形状に切断加工するとともに、孔開け加工を行う複合加工装置（レーザー加工装置とパンチング加工装置とを複合させた装置）に用いることができる。本発明に係るブラシの製造方法は、１５００℃の温度に曝される環境下での使用に耐えるブラシを製造するのに適している。
更に、本発明に係るブラシは、高温下での使用に限らず、パンチング加工装置や、洗車用、掃除用、頭髪用ブラシ等、あらゆるブラシの用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】同図（ａ）が本発明の一実施形態に係るブラシ板１の外観斜視図、同図（ｂ）がブラシ毛２の断面図，同図（ｃ）が他の実施形態に係る炭素繊維束４の断面図である。
【図２】ブラシ毛２の植毛部分をその植毛工程を含めて概念的に示した工程図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るメッキ工程を示した図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係るロールブラシ２１の外観斜視図である。
【図５】ブラシ毛２２の植毛部分をその植毛工程を含めて概念的に示した工程図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 板ブラシ
２、２２ ブラシ毛
３ ブラシ基板
４ 炭素繊維束
１４ 炭素繊維
５ ナイロン樹脂
６ 銅メッキ被膜
７ ニッケルメッキ被膜
８、２８ 束線
９、２３ ブラシ毛ユニット
１０ 植毛孔
１１ 上端
１２ 先端部
１３ 上端角部
２１ ロールブラシ
２４ ブラシ毛保持具
２５ 内径シャフト
２６ 底側角部
２７ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ毛をブラシ基板に植毛したブラシにおいて、
前記ブラシ毛が、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束と、
当該炭素繊維束を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するナイロン樹脂と、
当該炭素繊維束を被覆する銅メッキ被膜と、
当該炭素繊維束を被覆するニッケルメッキ被膜と、
を備えたことを特徴とするブラシ。
【請求項２】
更に、前記ブラシ基板が繊維強化セメント板又はチタンアルミ合金板からなることを特徴とする請求項１に記載のブラシ。
【請求項３】
複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束を束ごと撚る撚り工程と、
前記撚り工程を経た炭素繊維束に第一及び第二のナイロン製糸を巻き付ける巻付工程と、
前記巻付工程を経た炭素繊維束を複数束取り出して、それらの間に第三のナイロン製糸を挟んで捻った状態で２００℃以上の環境下に晒す熱処理工程と、
前記熱処理工程を経た炭素繊維束に銅メッキをかける銅メッキ工程と、
前記銅メッキ工程を経た炭素繊維束にニッケルメッキをかけるニッケルメッキ工程と、
前記ニッケルメッキ工程を経て得られた炭素繊維束をブラシ基板に植毛する植毛工程と、
を備えたことを特徴とするブラシの製造方法。
【請求項１】
ブラシ毛をブラシ基板に植毛したブラシにおいて、
前記ブラシ毛が、複数の炭素繊維を束ねた少なくとも一の炭素繊維束と、
当該炭素繊維束を構成する各炭素繊維の少なくとも一を互いに接着するナイロン樹脂と、
当該炭素繊維束を被覆する銅メッキ被膜と、
当該炭素繊維束を被覆するニッケルメッキ被膜と、
を備えたことを特徴とするブラシ。
【請求項２】
更に、前記ブラシ基板が繊維強化セメント板又はチタンアルミ合金板からなることを特徴とする請求項１に記載のブラシ。
【請求項３】
複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束を束ごと撚る撚り工程と、
前記撚り工程を経た炭素繊維束に第一及び第二のナイロン製糸を巻き付ける巻付工程と、
前記巻付工程を経た炭素繊維束を複数束取り出して、それらの間に第三のナイロン製糸を挟んで捻った状態で２００℃以上の環境下に晒す熱処理工程と、
前記熱処理工程を経た炭素繊維束に銅メッキをかける銅メッキ工程と、
前記銅メッキ工程を経た炭素繊維束にニッケルメッキをかけるニッケルメッキ工程と、
前記ニッケルメッキ工程を経て得られた炭素繊維束をブラシ基板に植毛する植毛工程と、
を備えたことを特徴とするブラシの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−３６１０６（Ｐ２００８−３６１０６Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１４０７３（Ｐ２００６−２１４０７３）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（３０６０３０９２１）米津ブラシ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（３０６０３０９２１）米津ブラシ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]