導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシ
【課題】導電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシを提供する。
【解決手段】芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなるブラシ用毛材１であって、前記芯鞘複合モノフィラメント２は、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層２と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層３とから構成され、かつ前記ブラシ用毛材の体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ブラシ用毛材。
【解決手段】芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなるブラシ用毛材１であって、前記芯鞘複合モノフィラメント２は、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層２と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層３とから構成され、かつ前記ブラシ用毛材の体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ブラシ用毛材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂モノフィラメントは、導電性が極めて低いために静電気が帯電しやすく、その用途によっては、粉塵の付着や放電火花による引火・爆発などの障害が発生する問題を抱えていた。
【０００３】
これら問題の解決手段としては、カーボンブラックや金属粒子などの導電性微粒子を混合したポリマーからなる導電層と繊維形成性ポリマーとからなる非導電層とが接合された複合フィラメントが一般に良く知られていた。
【０００４】
例えば、導電性カーボンブラックを含有する樹脂層を繊維断面の外周近辺に配し、溶融紡糸する際に、延伸工程後、熱可塑性樹脂の融点の±３５℃の温度範囲で０〜１０％弛緩させながら、１〜６０秒間弛緩熱処理してなる導電性モノフィラメント（例えば、特許文献１参照）が提案されている。しかしながら、この導電性モノフィラメントは、優れた導電性能を持つものの、カーボンブラックを用いた導電性繊維が黒色を呈しているため、ブラシ毛材の導電性繊維同士が擦れ合う際に、カーボンブラック粒子が脱落してプリンター用紙を汚すばかりか、導電性樹脂層が剥離して導電性能が低下するなどの欠点があった。
【０００５】
また、ポリエステル系ポリマーからなる非導電層成分を鞘部、導電性金属酸化物粒子と熱可塑性エラストマーとの混合物とからなる導電層成分を芯部としてなる白色系導電性複合繊維（例えば、特許文献２参照）が既に提案されているが、この導電性複合繊維は、白色の金属酸化物粒子を導電成分として用いているため色相に関しては改善されているものの、導電層が繊維表面に露出していないため導電性が十分ではないという問題があった。
【０００６】
さらに、導電性無機粒子を３５〜８５％およびリチウム塩を０．０５〜１％を含有する導電層と、繊維形成性ポリマーからなる保護層とが接合され、少なくとも導電層の一部が表面に露出しているように複合されてなる導電性複合繊維（例えば、特許文献３参照）が提案されている。しかしながら、この導電性複合繊維は、導電性能に関しては改善されているものの、繊維表面に高濃度の導電性無機粒子が部分的とはいえ直接露出しているため、導電性無機粒子の脱落による汚ればかりか、導電性複合繊維と接する金属部品が摩耗するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２０１００８号公報
【特許文献２】特許第３９１７５２４号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のような状況を鑑み、本発明は、従来技術における問題を解決すべく検討した結果達成されたものである。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、導電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなるブラシ用毛材であって、前記芯鞘複合モノフィラメントは、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層とから構成され、かつ前記ブラシ用毛材の体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ブラシ用毛材が提供される。
【００１１】
なお、本発明の導電性ブラシ用毛材においては、
前記芯鞘複合モノフィラメントの長さ方向に直交する断面における芯部高導電層と鞘部低導電層の断面積比が、２５：７５〜７０：３０の範囲であること、
前記芯部高導電層に含まれる熱可塑性樹脂と前記鞘部低導電層に含まれる熱可塑性樹脂とが、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂のいずれかであり、かつ前記芯部高導電層および前記鞘部低導電層が同一熱可塑性樹脂からなること、および
前記カットブリッスルの少なくとも一端に芯部高導電層が露出していること、
がいずれもより好ましい条件として挙げられる。
【００１２】
さらに、本発明の導電性ブラシは、前記導電性ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の導電性ブラシ用毛材の第１実施例を示す正面図（ａ）とそのＡ−Ａ線断面図（ｂ）。
【図２】同じく第２実施例を示す正面図（ａ）とそのＡ−Ａ線断面図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の導電性ブラシ用毛材について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２に示したように、本発明の導電性ブラシ用毛材１は、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層２と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層３を有する芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなることを特徴とする。
【００１７】
ここで、熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層２は、導電性微粒子を５〜３５重量％含有する必要があり、さらには１５〜２５重量％であることが好ましい。これは、導電性微粒子の含有量が上記範囲を下まわると、得られる導電性ブラシ用毛材１の導電性能が低下しやすい傾向にあり、逆に、導電性微粒子の含有量が上記範囲を上まわると、導電性ブラシ用毛材１の強度が低下しやすくなるばかりか、芯鞘複合モノフィラメントを溶融紡糸する際に、原料を紡糸機内に押し込みにくくなり、溶融紡糸が困難となりやすいからである。
【００１８】
また、熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層３の導電性微粒子は、１〜５重量％含有する必要があり、これは、導電性微粒子の含有量が上記範囲を下まわると、導電性ブラシ用毛材１表面の導電性が得られないことから、芯部高導電層２の導電性能が機能せず、導電性ブラシ用毛材１の導電性能が低下しやすい傾向となり、逆に、導電性微粒子の含有量が上記範囲を上まわると、得られる導電性ブラシ用毛材１の強度が低下しやすくなるばかりか、導電性ブラシ用毛材１の表面から導電性微粒子が、脱落しやすくなるからである。
【００１９】
本発明において、芯部高導電層２および鞘部低導電層３に含有される導電性微粒子は、高導電性を有するものであれば金属酸化物微粒子およびカーボンブラックなど制限しないが、なかでもＤＢＰ給油量（９ｇ法）が３４０ｍＬ／１００ｇ以上のファーネス系カーボンブラックの使用が望ましい。このようなファーネス系カーボンブラックとしては、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣや“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ６００ＪＤが知られている。なお、カーボンブラックとしては、ＤＢＰ給油量が、３４０ｍＬ／１００ｇ以下のアセチレンブラックも知られるが、これは上記“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣなどと比較して導電性が低く、アセチレンブラックの使用により満足する導電性を得るためには、例えば“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣの３倍の添加量が必要になり、芯鞘複合モノフィラメントの溶融紡糸時に芯部高導電層２の流動性が低下する傾向が招かれる。
【００２０】
芯部高導電層２および鞘部低導電層３の熱可塑性樹脂と導電性微粒子とを混合する方法は、公知の方法を用いることができ、例えば２軸混錬押し出し機やドウミキサーなどを使用して加圧下で混錬することにより得たマスターバッチを使用することができる。
【００２１】
また、本発明の導電性ブラシ用毛材１の長さ方向に直交する断面において、前記芯部高導電層２と前記鞘部低導電層３の断面積比が２５：７５〜７０：３０の範囲であることが好ましい。これは、芯部高導電層２の断面積の比が上記の範囲を下まわると、導電性ブラシ用毛材１の導電性能が低下する傾向となり、逆に芯部高導電層２の断面積の比が上記の範囲を上まわると、導電性ブラシ用毛材１の強度が低下しやすいからである。
【００２２】
本発明の導電性ブラシ用毛材１の導電性能は芯部高導電層２および鞘部低導電層３に使用する導電性微粒子の種類やその使用濃度、芯鞘面積比率、さらには表面に露出している芯部導電層３の割合によって異なるが、測定抵抗値（Ω）×糸の断面積（ｃｍ２）／電極間距離（ｃｍ）で表した体積固有抵抗値が１ｘ１０３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
すなわち、導電性ブラシ用毛材１の体積固有抵抗値が１ｘ１０３Ω・ｃｍ以下であれば、導電性ブラシ毛材としての機能を十分に発揮することができる。
【００２４】
さらに、本発明では、芯部高導電層２に含まれる熱可塑性樹脂と鞘部低導電層３に含まれる熱可塑性樹脂とが同一であり、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂のいずれかからなることが好ましい。具体的には、ナイロン６、ナイロン６１０（以下Ｎ６１０という）、ナイロン６１２、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６／１２共重合体、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン５６、ナイロン１０１０などのポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフテレート（以下ＰＢＴという）ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。
【００２５】
また、本発明で使用するポリアミド系樹脂は、その相対粘度が低いと溶融紡糸が不安定となる場合があるため、相対粘度が２．４以上であるものが好ましく、ポリエステル系樹脂の場合は、その固有粘度が低いと同じく溶融紡糸が不安定となる場合があるため、固有粘度が０．６以上であるものが好ましい。
【００２６】
なお、ポリアミド系樹脂の相対粘度は、濃度９８％の硫酸２５ｍＬの中にポリアミド系樹脂０．２５ｇを溶解し、この溶液を２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定したものであり、ポリエステル系樹脂の固有粘度は、濃度９８．５％のオルトクロロフェノール２５ｍＬ中にポリエステル系樹脂２．０ｇを溶解し、この溶液を２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定したものである。
【００２７】
また、本発明の導電性ブラシ用毛材１は、ブラシ毛材先端の高導電部分が被清掃体あるいは研磨体に接触しやすく、静電気防止効果がさらに優れることから、図２のようにカットブリッスルの少なくとも一端に芯部高導電層２が露出していることが好ましい。
【００２８】
なお、本発明においては、芯部高導電層２の露出部の形態をテーパー形状にすることも可能である。
【００２９】
次に、本発明の導電性ブラシ用毛材１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、芯部に用いる熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物と、鞘部に用いる熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物とを、２台の押し出し機を用いた複合紡糸機にそれぞれ供給し溶融混練した後、同一の口金孔から中心に芯部、その外周に鞘部を配して同時に押し出す。次に、押出された糸条を２０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１００〜２００℃の熱風雰囲気中で２．５倍〜４．０倍に延伸することで芯鞘複合モノフィラメントが得られる。また、この芯鞘複合モノフィラメントを１８０℃〜２４０℃で弛緩熱セットしてもよい。
【００３１】
そして、得られた芯鞘複合モノフィラメントは所望の長さにカットされ、カットブリッスルとなる。カットブリッスルの毛先をサンドペーパーで研磨加工して芯部導電層３を露出させてもよく、ポリエステル樹脂からなるカットブリッスルの場合は、毛先を苛性ソーダで溶かして芯部導電層３を露出させることもできる。このように製造されたカットブリッスルは、導電性ブラシ用毛材１として使用される。
【００３２】
ここで、導電性ブラシ用毛材１の断面形状は、円形以外にも楕円形、三角形、矩形およびその他の異形にすることができ、特に限定はされない。
【００３３】
また、導電性ブラシ用毛材１の平均直径は、０．１〜１．０ｍｍ、特に０．２〜０．４ｍｍの範囲のものが好ましく使用される。導電性ブラシ用毛材１の平均直径が上記範囲を下回る場合は、芯鞘複合モノフィラメントを溶融紡糸する際に安定して紡糸機から熱可塑性樹脂が押し出されず糸切れが発生しやすくなる。逆に、上記範囲を上回る場合は、毛腰が強くなるために剛直なブラシ用毛材となりやすく、被清掃および研磨体を傷つけてしまう傾向となる。
【００３４】
一方、本発明の導電性ブラシは、上記導電性ブラシ用毛材１を使用し、公知の製造方法で得られたものであり、その形状としては、例えば、カップブラシやチャンネルブラシ、ディスクロールブラシなど様々なブラシが挙げられ、これらのブラシの毛材を把持する部分に導電性金属を使用することにより、この導電性ブラシの導電性能をより一層有効に発揮させることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を基に本発明の導電性ブラシ用毛材をさらに詳しく説明するが、本発明はその主旨を超えない限り、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３６】
なお、ブラシ用毛材の各種特性値は以下の方法に従って測定したものである。
【００３７】
［導電性能］
東亜電波工業（株）製、極超絶縁計ＳＭ−１０型を使用して測定した。ブラシ用毛材試料５ｃｍの両端を、電気抵抗の極めて低いクリンプ（電極）で十分把持し、印加して糸の抵抗値を測定し、次の計算式により体積固有抵抗値を求めた。なお、測定時の周囲条件は温度２０℃、湿度６５％とした。
体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）＝測定抵抗値（Ω）×糸の断面積（ｃｍ２）／電極間距離（ｃｍ）
【００３８】
なお、体積固有抵抗値は小さいほうが好ましい。
【００３９】
［ブラシ毛材の表面状態］
ブラシ用毛材を使用して、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍのカップブラシを作成した。このカップブラシをハンドグラインダーに取り付け、切り込み量３ｍｍで、８０００ｒｐｍで回転させながら、表面を鏡面加工したステンレス板に接触させて、１０分間駆動させた後、ブラシ毛材の表面をマイクロスコープで観察して、目視により次の基準で表面状態を評価した。
○；毛材表面の剥離、および粒子の脱落がない。
△；毛材表面の剥離、および粒子の脱落が僅かに見られる。
×；毛材表面の剥離、および粒子の脱落が多く見られる。
【００４０】
［実施例１〜３］
Ｎ６１０樹脂（東レ（株）製Ｍ２００１、相対粘度２．７）８５．０重量％とケッチェン・ブラック・インターナショナル社製“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ１５．０重量％の熱可塑性樹脂組成物を予めマスターバッチとして準備した。芯部に上記マスターバッチを、鞘部に上記マスターバッチをＮ６１０樹脂（同上）で希釈して“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ３．０重量％とした熱可塑性樹脂組成物を用い、２台の押し出し機を用いた複合紡糸機にそれぞれ供給し、２６０℃の温度で溶融混練した後、同一の口金孔から中心に芯部、その外周に鞘部を配して、それぞれ表１に示した断面積比で同時に押し出し、次に押出された糸条を２０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１８０℃の熱風雰囲気中で３．５倍に延伸することにより、図１に示した態様からなる直径０．３ｍｍの芯鞘複合モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントを束にして長さ８０ｍｍのカットブリッスルとし、ブラシ用毛材を得た。
【００４１】
そして、得られたブラシ用毛材を、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍに植毛したカップブラシの作製に使用した。ブラシ用毛材およびカップブラシの各評価結果を表１に併せて示す。
【００４２】
［実施例４］
実施例２において、Ｎ６１０樹脂をＰＢＴ樹脂（東レ（株）製トレコン１２００Ｓ、固有粘度１．２）に変更した以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００４３】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００４４】
［実施例５］
実施例４において、得られたブラシ用毛材の束（長さ８０ｍｍ）の両端の先から２ｍｍを苛性ソーダで溶かして芯部を露出させたブラシ用毛材を得た。
【００４５】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００４６】
［比較例１、２］
実施例１および２において、鞘部をＮ６１０樹脂（東レ（株）製Ｍ２００１）のみに変更した以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００４７】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００４８】
［比較例３］
実施例１において、鞘部にも“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ１５．０重量％のマスターバッチを希釈せずに用いた以外は、同様にしてブラシ用毛材の作製を試みたが、芯鞘複合モノフィラメントを溶融紡糸する際にモノフィラメントの強度低下により、延伸工程での糸切れが多発し、操業不能であった。
【００４９】
［比較例４］
実施例１において、芯部と鞘部の樹脂構成を逆にしたこと以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００５０】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００５１】
［比較例５］
実施例４において、芯部と鞘部に含まれる“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣがそれぞれ３．０重量％、７．５重量％となるようにマスターバッチを希釈して使用し、芯部と鞘部の断面積比を３０：７０に変更したこと以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００５２】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１の結果から明らかなように、本発明の導電性ブラシ用毛材は、体積固有抵抗値が良好な値を示しており、十分に静電気を防止できるばかりか、ブラシ評価後のブラシ毛材の表面状態も良好であることから、粒子の脱落が抑制され、さらにブラシ同士の擦過に対して耐久性があることが分かる。
【００５５】
これに対して、本発明の条件を満たさないブラシ用毛材（比較例１〜５）は、導電性能およびブラシ毛材の表面状態のいずれかが実施例の導電性ブラシ用毛材に比べて低く、導電性ブラシ用毛材としては不十分であることが分かる。特に、比較例４は延伸工程において糸切れが多発するばかりか、原料の押し込みも不安定で操業不能であった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の導電性ブラシ用毛材は、従来のブラシ用毛材に比べ、ブラシ毛材同士で擦過を受けあっても毛材表面の導電性微粒子が脱落することを抑制されて、導電性能の持続性に優れるとともに耐久性があり、さらには精密機器内の帯電防止のための導電性ブラシ用毛材として好適である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 導電性ブラシ用毛材
２ 芯部高導電層
３ 鞘部低導電層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂モノフィラメントは、導電性が極めて低いために静電気が帯電しやすく、その用途によっては、粉塵の付着や放電火花による引火・爆発などの障害が発生する問題を抱えていた。
【０００３】
これら問題の解決手段としては、カーボンブラックや金属粒子などの導電性微粒子を混合したポリマーからなる導電層と繊維形成性ポリマーとからなる非導電層とが接合された複合フィラメントが一般に良く知られていた。
【０００４】
例えば、導電性カーボンブラックを含有する樹脂層を繊維断面の外周近辺に配し、溶融紡糸する際に、延伸工程後、熱可塑性樹脂の融点の±３５℃の温度範囲で０〜１０％弛緩させながら、１〜６０秒間弛緩熱処理してなる導電性モノフィラメント（例えば、特許文献１参照）が提案されている。しかしながら、この導電性モノフィラメントは、優れた導電性能を持つものの、カーボンブラックを用いた導電性繊維が黒色を呈しているため、ブラシ毛材の導電性繊維同士が擦れ合う際に、カーボンブラック粒子が脱落してプリンター用紙を汚すばかりか、導電性樹脂層が剥離して導電性能が低下するなどの欠点があった。
【０００５】
また、ポリエステル系ポリマーからなる非導電層成分を鞘部、導電性金属酸化物粒子と熱可塑性エラストマーとの混合物とからなる導電層成分を芯部としてなる白色系導電性複合繊維（例えば、特許文献２参照）が既に提案されているが、この導電性複合繊維は、白色の金属酸化物粒子を導電成分として用いているため色相に関しては改善されているものの、導電層が繊維表面に露出していないため導電性が十分ではないという問題があった。
【０００６】
さらに、導電性無機粒子を３５〜８５％およびリチウム塩を０．０５〜１％を含有する導電層と、繊維形成性ポリマーからなる保護層とが接合され、少なくとも導電層の一部が表面に露出しているように複合されてなる導電性複合繊維（例えば、特許文献３参照）が提案されている。しかしながら、この導電性複合繊維は、導電性能に関しては改善されているものの、繊維表面に高濃度の導電性無機粒子が部分的とはいえ直接露出しているため、導電性無機粒子の脱落による汚ればかりか、導電性複合繊維と接する金属部品が摩耗するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２０１００８号公報
【特許文献２】特許第３９１７５２４号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のような状況を鑑み、本発明は、従来技術における問題を解決すべく検討した結果達成されたものである。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、導電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなるブラシ用毛材であって、前記芯鞘複合モノフィラメントは、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層とから構成され、かつ前記ブラシ用毛材の体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ブラシ用毛材が提供される。
【００１１】
なお、本発明の導電性ブラシ用毛材においては、
前記芯鞘複合モノフィラメントの長さ方向に直交する断面における芯部高導電層と鞘部低導電層の断面積比が、２５：７５〜７０：３０の範囲であること、
前記芯部高導電層に含まれる熱可塑性樹脂と前記鞘部低導電層に含まれる熱可塑性樹脂とが、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂のいずれかであり、かつ前記芯部高導電層および前記鞘部低導電層が同一熱可塑性樹脂からなること、および
前記カットブリッスルの少なくとも一端に芯部高導電層が露出していること、
がいずれもより好ましい条件として挙げられる。
【００１２】
さらに、本発明の導電性ブラシは、前記導電性ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電性微粒子の糸表面からの脱落が抑制され、導電性能に優れ、ブラシ毛材同士が擦過を受け合っても耐久性が良好であり、さらには精密機器内の静電気の発生を防止することができる導電性ブラシ用毛材および導電性ブラシが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の導電性ブラシ用毛材の第１実施例を示す正面図（ａ）とそのＡ−Ａ線断面図（ｂ）。
【図２】同じく第２実施例を示す正面図（ａ）とそのＡ−Ａ線断面図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の導電性ブラシ用毛材について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２に示したように、本発明の導電性ブラシ用毛材１は、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層２と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層３を有する芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなることを特徴とする。
【００１７】
ここで、熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層２は、導電性微粒子を５〜３５重量％含有する必要があり、さらには１５〜２５重量％であることが好ましい。これは、導電性微粒子の含有量が上記範囲を下まわると、得られる導電性ブラシ用毛材１の導電性能が低下しやすい傾向にあり、逆に、導電性微粒子の含有量が上記範囲を上まわると、導電性ブラシ用毛材１の強度が低下しやすくなるばかりか、芯鞘複合モノフィラメントを溶融紡糸する際に、原料を紡糸機内に押し込みにくくなり、溶融紡糸が困難となりやすいからである。
【００１８】
また、熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層３の導電性微粒子は、１〜５重量％含有する必要があり、これは、導電性微粒子の含有量が上記範囲を下まわると、導電性ブラシ用毛材１表面の導電性が得られないことから、芯部高導電層２の導電性能が機能せず、導電性ブラシ用毛材１の導電性能が低下しやすい傾向となり、逆に、導電性微粒子の含有量が上記範囲を上まわると、得られる導電性ブラシ用毛材１の強度が低下しやすくなるばかりか、導電性ブラシ用毛材１の表面から導電性微粒子が、脱落しやすくなるからである。
【００１９】
本発明において、芯部高導電層２および鞘部低導電層３に含有される導電性微粒子は、高導電性を有するものであれば金属酸化物微粒子およびカーボンブラックなど制限しないが、なかでもＤＢＰ給油量（９ｇ法）が３４０ｍＬ／１００ｇ以上のファーネス系カーボンブラックの使用が望ましい。このようなファーネス系カーボンブラックとしては、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣや“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ６００ＪＤが知られている。なお、カーボンブラックとしては、ＤＢＰ給油量が、３４０ｍＬ／１００ｇ以下のアセチレンブラックも知られるが、これは上記“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣなどと比較して導電性が低く、アセチレンブラックの使用により満足する導電性を得るためには、例えば“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣの３倍の添加量が必要になり、芯鞘複合モノフィラメントの溶融紡糸時に芯部高導電層２の流動性が低下する傾向が招かれる。
【００２０】
芯部高導電層２および鞘部低導電層３の熱可塑性樹脂と導電性微粒子とを混合する方法は、公知の方法を用いることができ、例えば２軸混錬押し出し機やドウミキサーなどを使用して加圧下で混錬することにより得たマスターバッチを使用することができる。
【００２１】
また、本発明の導電性ブラシ用毛材１の長さ方向に直交する断面において、前記芯部高導電層２と前記鞘部低導電層３の断面積比が２５：７５〜７０：３０の範囲であることが好ましい。これは、芯部高導電層２の断面積の比が上記の範囲を下まわると、導電性ブラシ用毛材１の導電性能が低下する傾向となり、逆に芯部高導電層２の断面積の比が上記の範囲を上まわると、導電性ブラシ用毛材１の強度が低下しやすいからである。
【００２２】
本発明の導電性ブラシ用毛材１の導電性能は芯部高導電層２および鞘部低導電層３に使用する導電性微粒子の種類やその使用濃度、芯鞘面積比率、さらには表面に露出している芯部導電層３の割合によって異なるが、測定抵抗値（Ω）×糸の断面積（ｃｍ２）／電極間距離（ｃｍ）で表した体積固有抵抗値が１ｘ１０３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
すなわち、導電性ブラシ用毛材１の体積固有抵抗値が１ｘ１０３Ω・ｃｍ以下であれば、導電性ブラシ毛材としての機能を十分に発揮することができる。
【００２４】
さらに、本発明では、芯部高導電層２に含まれる熱可塑性樹脂と鞘部低導電層３に含まれる熱可塑性樹脂とが同一であり、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂のいずれかからなることが好ましい。具体的には、ナイロン６、ナイロン６１０（以下Ｎ６１０という）、ナイロン６１２、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６／１２共重合体、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン５６、ナイロン１０１０などのポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフテレート（以下ＰＢＴという）ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。
【００２５】
また、本発明で使用するポリアミド系樹脂は、その相対粘度が低いと溶融紡糸が不安定となる場合があるため、相対粘度が２．４以上であるものが好ましく、ポリエステル系樹脂の場合は、その固有粘度が低いと同じく溶融紡糸が不安定となる場合があるため、固有粘度が０．６以上であるものが好ましい。
【００２６】
なお、ポリアミド系樹脂の相対粘度は、濃度９８％の硫酸２５ｍＬの中にポリアミド系樹脂０．２５ｇを溶解し、この溶液を２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定したものであり、ポリエステル系樹脂の固有粘度は、濃度９８．５％のオルトクロロフェノール２５ｍＬ中にポリエステル系樹脂２．０ｇを溶解し、この溶液を２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定したものである。
【００２７】
また、本発明の導電性ブラシ用毛材１は、ブラシ毛材先端の高導電部分が被清掃体あるいは研磨体に接触しやすく、静電気防止効果がさらに優れることから、図２のようにカットブリッスルの少なくとも一端に芯部高導電層２が露出していることが好ましい。
【００２８】
なお、本発明においては、芯部高導電層２の露出部の形態をテーパー形状にすることも可能である。
【００２９】
次に、本発明の導電性ブラシ用毛材１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、芯部に用いる熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物と、鞘部に用いる熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物とを、２台の押し出し機を用いた複合紡糸機にそれぞれ供給し溶融混練した後、同一の口金孔から中心に芯部、その外周に鞘部を配して同時に押し出す。次に、押出された糸条を２０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１００〜２００℃の熱風雰囲気中で２．５倍〜４．０倍に延伸することで芯鞘複合モノフィラメントが得られる。また、この芯鞘複合モノフィラメントを１８０℃〜２４０℃で弛緩熱セットしてもよい。
【００３１】
そして、得られた芯鞘複合モノフィラメントは所望の長さにカットされ、カットブリッスルとなる。カットブリッスルの毛先をサンドペーパーで研磨加工して芯部導電層３を露出させてもよく、ポリエステル樹脂からなるカットブリッスルの場合は、毛先を苛性ソーダで溶かして芯部導電層３を露出させることもできる。このように製造されたカットブリッスルは、導電性ブラシ用毛材１として使用される。
【００３２】
ここで、導電性ブラシ用毛材１の断面形状は、円形以外にも楕円形、三角形、矩形およびその他の異形にすることができ、特に限定はされない。
【００３３】
また、導電性ブラシ用毛材１の平均直径は、０．１〜１．０ｍｍ、特に０．２〜０．４ｍｍの範囲のものが好ましく使用される。導電性ブラシ用毛材１の平均直径が上記範囲を下回る場合は、芯鞘複合モノフィラメントを溶融紡糸する際に安定して紡糸機から熱可塑性樹脂が押し出されず糸切れが発生しやすくなる。逆に、上記範囲を上回る場合は、毛腰が強くなるために剛直なブラシ用毛材となりやすく、被清掃および研磨体を傷つけてしまう傾向となる。
【００３４】
一方、本発明の導電性ブラシは、上記導電性ブラシ用毛材１を使用し、公知の製造方法で得られたものであり、その形状としては、例えば、カップブラシやチャンネルブラシ、ディスクロールブラシなど様々なブラシが挙げられ、これらのブラシの毛材を把持する部分に導電性金属を使用することにより、この導電性ブラシの導電性能をより一層有効に発揮させることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を基に本発明の導電性ブラシ用毛材をさらに詳しく説明するが、本発明はその主旨を超えない限り、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３６】
なお、ブラシ用毛材の各種特性値は以下の方法に従って測定したものである。
【００３７】
［導電性能］
東亜電波工業（株）製、極超絶縁計ＳＭ−１０型を使用して測定した。ブラシ用毛材試料５ｃｍの両端を、電気抵抗の極めて低いクリンプ（電極）で十分把持し、印加して糸の抵抗値を測定し、次の計算式により体積固有抵抗値を求めた。なお、測定時の周囲条件は温度２０℃、湿度６５％とした。
体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）＝測定抵抗値（Ω）×糸の断面積（ｃｍ２）／電極間距離（ｃｍ）
【００３８】
なお、体積固有抵抗値は小さいほうが好ましい。
【００３９】
［ブラシ毛材の表面状態］
ブラシ用毛材を使用して、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍのカップブラシを作成した。このカップブラシをハンドグラインダーに取り付け、切り込み量３ｍｍで、８０００ｒｐｍで回転させながら、表面を鏡面加工したステンレス板に接触させて、１０分間駆動させた後、ブラシ毛材の表面をマイクロスコープで観察して、目視により次の基準で表面状態を評価した。
○；毛材表面の剥離、および粒子の脱落がない。
△；毛材表面の剥離、および粒子の脱落が僅かに見られる。
×；毛材表面の剥離、および粒子の脱落が多く見られる。
【００４０】
［実施例１〜３］
Ｎ６１０樹脂（東レ（株）製Ｍ２００１、相対粘度２．７）８５．０重量％とケッチェン・ブラック・インターナショナル社製“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ１５．０重量％の熱可塑性樹脂組成物を予めマスターバッチとして準備した。芯部に上記マスターバッチを、鞘部に上記マスターバッチをＮ６１０樹脂（同上）で希釈して“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ３．０重量％とした熱可塑性樹脂組成物を用い、２台の押し出し機を用いた複合紡糸機にそれぞれ供給し、２６０℃の温度で溶融混練した後、同一の口金孔から中心に芯部、その外周に鞘部を配して、それぞれ表１に示した断面積比で同時に押し出し、次に押出された糸条を２０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１８０℃の熱風雰囲気中で３．５倍に延伸することにより、図１に示した態様からなる直径０．３ｍｍの芯鞘複合モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントを束にして長さ８０ｍｍのカットブリッスルとし、ブラシ用毛材を得た。
【００４１】
そして、得られたブラシ用毛材を、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍに植毛したカップブラシの作製に使用した。ブラシ用毛材およびカップブラシの各評価結果を表１に併せて示す。
【００４２】
［実施例４］
実施例２において、Ｎ６１０樹脂をＰＢＴ樹脂（東レ（株）製トレコン１２００Ｓ、固有粘度１．２）に変更した以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００４３】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００４４】
［実施例５］
実施例４において、得られたブラシ用毛材の束（長さ８０ｍｍ）の両端の先から２ｍｍを苛性ソーダで溶かして芯部を露出させたブラシ用毛材を得た。
【００４５】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００４６】
［比較例１、２］
実施例１および２において、鞘部をＮ６１０樹脂（東レ（株）製Ｍ２００１）のみに変更した以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００４７】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００４８】
［比較例３］
実施例１において、鞘部にも“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ１５．０重量％のマスターバッチを希釈せずに用いた以外は、同様にしてブラシ用毛材の作製を試みたが、芯鞘複合モノフィラメントを溶融紡糸する際にモノフィラメントの強度低下により、延伸工程での糸切れが多発し、操業不能であった。
【００４９】
［比較例４］
実施例１において、芯部と鞘部の樹脂構成を逆にしたこと以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００５０】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００５１】
［比較例５］
実施例４において、芯部と鞘部に含まれる“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣがそれぞれ３．０重量％、７．５重量％となるようにマスターバッチを希釈して使用し、芯部と鞘部の断面積比を３０：７０に変更したこと以外は、同様にしてブラシ用毛材を得た。
【００５２】
そして、得られたブラシ用毛材を植毛してカップブラシに加工し、ブラシ用毛材およびカップブラシを評価した結果を表１に併せて示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１の結果から明らかなように、本発明の導電性ブラシ用毛材は、体積固有抵抗値が良好な値を示しており、十分に静電気を防止できるばかりか、ブラシ評価後のブラシ毛材の表面状態も良好であることから、粒子の脱落が抑制され、さらにブラシ同士の擦過に対して耐久性があることが分かる。
【００５５】
これに対して、本発明の条件を満たさないブラシ用毛材（比較例１〜５）は、導電性能およびブラシ毛材の表面状態のいずれかが実施例の導電性ブラシ用毛材に比べて低く、導電性ブラシ用毛材としては不十分であることが分かる。特に、比較例４は延伸工程において糸切れが多発するばかりか、原料の押し込みも不安定で操業不能であった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の導電性ブラシ用毛材は、従来のブラシ用毛材に比べ、ブラシ毛材同士で擦過を受けあっても毛材表面の導電性微粒子が脱落することを抑制されて、導電性能の持続性に優れるとともに耐久性があり、さらには精密機器内の帯電防止のための導電性ブラシ用毛材として好適である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 導電性ブラシ用毛材
２ 芯部高導電層
３ 鞘部低導電層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなるブラシ用毛材であって、前記芯鞘複合モノフィラメントは、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層とから構成され、かつ前記ブラシ用毛材の体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記芯鞘複合モノフィラメントの長さ方向に直交する断面における芯部高導電層と鞘部低導電層の断面積比が、２５：７５〜７０：３０の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ブラシ用毛材。
【請求項３】
前記芯部高導電層に含まれる熱可塑性樹脂と前記鞘部低導電層に含まれる熱可塑性樹脂とが、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂のいずれかであり、かつ前記芯部高導電層および前記鞘部低導電層が同一熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性ブラシ用毛材。
【請求項４】
前記カットブリッスルの少なくとも一端に芯部高導電層が露出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ブラシ用毛材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシ用毛材を少なくとも一部に使用したことを特徴とする導電性ブラシ。
【請求項１】
芯鞘複合モノフィラメントのカットブリッスルからなるブラシ用毛材であって、前記芯鞘複合モノフィラメントは、熱可塑性樹脂９５〜６５重量％と導電性微粒子５〜３５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる芯部高導電層と、熱可塑性樹脂９９〜９５重量％と導電性微粒子１〜５重量％の熱可塑性樹脂組成物からなる鞘部低導電層とから構成され、かつ前記ブラシ用毛材の体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記芯鞘複合モノフィラメントの長さ方向に直交する断面における芯部高導電層と鞘部低導電層の断面積比が、２５：７５〜７０：３０の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ブラシ用毛材。
【請求項３】
前記芯部高導電層に含まれる熱可塑性樹脂と前記鞘部低導電層に含まれる熱可塑性樹脂とが、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂のいずれかであり、かつ前記芯部高導電層および前記鞘部低導電層が同一熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性ブラシ用毛材。
【請求項４】
前記カットブリッスルの少なくとも一端に芯部高導電層が露出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ブラシ用毛材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシ用毛材を少なくとも一部に使用したことを特徴とする導電性ブラシ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２２８３０５（Ｐ２０１２−２２８３０５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７１３３（Ｐ２０１１−９７１３３）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]