導電性繊維およびブラシ
【課題】導電性物質を含有する導電性繊維であって、その導電性能のばらつきが少ない安定した導電性能を有する繊維を提供する。
【解決手段】繊維形成性ポリマー中に主たる導電性成分としてカーボンブラックを含有する導電性繊維であって、該カーボンブラックが平均粒径が異なる少なくとも下記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックを、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）＝９０／１０〜１０／９０の割合で混合した導電性カーボンブラックの混合物からなり、かつこの混合物を該導電性成分中に１０〜３５重量％含有してなる導電性繊維。（Ａ）ＪＩＳＫ５１０１に規定されている吸油量が１００〜６００ｍｌ／１００gである導電性カーボンブラック。（Ｂ）上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、かつ（Ａ）導電性カーボンブラックに対する上記吸油量の比が０．９〜０．２である導電性カーボンブラック。
【解決手段】繊維形成性ポリマー中に主たる導電性成分としてカーボンブラックを含有する導電性繊維であって、該カーボンブラックが平均粒径が異なる少なくとも下記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックを、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）＝９０／１０〜１０／９０の割合で混合した導電性カーボンブラックの混合物からなり、かつこの混合物を該導電性成分中に１０〜３５重量％含有してなる導電性繊維。（Ａ）ＪＩＳＫ５１０１に規定されている吸油量が１００〜６００ｍｌ／１００gである導電性カーボンブラック。（Ｂ）上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、かつ（Ａ）導電性カーボンブラックに対する上記吸油量の比が０．９〜０．２である導電性カーボンブラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性繊維およびこの繊維を用いたブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、除電性能を有する繊維として、例えば導電性カーボンブラックを含有させ、導電性能を付与することがなされている（特許文献１、特許文献２など）。このように、カーボンブラックは、安価であり、かつ導電性に優れるため広く用いられている。しかしながら、導電抵抗が１０８〜１０１２Ω／ｃｍの範囲、いわゆる中高抵抗領域での抵抗ばらつきが大きいという問題があった。これは、カーボンの導電性発現機構によるものであって、カーボンブラックが低濃度の場合、導電性を有さないが、ある程度の濃度を超えると急激に導電性が発現する。したがって、上記に示す導電抵抗が１０８〜１０１２Ω／ｃｍの範囲は、ちょうど導電性の発現から飽和までの間にあたり、カーボンブラックが同一の濃度においても導電性にばらつきが生じ易い問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９４６５０号公報
【特許文献２】特開２００６−９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、導電性物質として導電性カーボンブラックを含有する導電性繊維であって、その導電性能のばらつきが少ない安定した導電性能を有する繊維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】
【０００５】
本発明は、繊維形成性ポリマー中に主たる導電性成分としてカーボンブラックを含有する導電性繊維であって、該カーボンブラックが平均粒径の異なる少なくとも下記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックを、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）＝９０／１０〜１０／９０の割合で混合した導電性カーボンブラックの混合物からなる導電性繊維に関する。
（Ａ）ＪＩＳ Ｋ ５１０１に規定されている吸油量が１００〜６００ｍｌ／１００gである導電性カーボンブラック。
（Ｂ）上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、かつ上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する上記吸油量の比が０．９〜０．２である導電性カーボンブラック。
ここで、本発明の導電性繊維は、好ましくは芯鞘型複合繊維である。
また、導電性繊維が芯鞘型複合繊維の場合、芯成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有することが好ましい。
さらに、導電性繊維が芯鞘型複合繊維の場合、鞘成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有するものであってもよい。
一方、本発明の導電性繊維としては、マトリックス成分となる繊維形成性ポリマーに、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物１０〜３５重量％を均一にブレンドして、繊維横断面全体が導電性成分となしたものでもよい。
次に、本発明は、以上の導電性繊維を使用したブラシに関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の導電性繊維は、導電性を付与するにあたり少なくとも２種類の特性を有するカーボンブラックを含有させることで、より抵抗値が安定した導電性繊維を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【図２】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【図３】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【図４】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の導電性繊維において、導電性カーボンブラックを混合するマトリックスポリマーとしては、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルなどの繊維形成性ポリマーが挙げられる。これらのマトリックスポリマーには、第３成分としての共重合を実施しても良いし、二酸化チタンなどの艶消し剤を含有させても良い。例えば、マトリックスポリマーにポリエステルを用いた場合、イソフタル酸やアジピン酸などを全酸成分に対して１０〜２０モル％程度共重合させると製糸性上好ましく、またグリコール成分をエチレングリコールのほかにトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、１,５−ペンタンジオール、１,６−ヘキサンジオールなどのグリコール成分を変更または、共重合しても良い。
【０００９】
また、本発明の導電性繊維は、上記の示す単一ポリマーからなる繊維としても良いが、芯鞘型複合繊維としても良い。この場合、導電性成分は芯に配しても良く、鞘に配しても良い。複合繊維とした場合、いずれにしても導電性成分の比率は、製糸性およびコストの面から、通常、繊維全体の１０〜２０重量％の範囲である。
芯を導電性成分とした場合は、特に製糸性および繊維強度に優れ、さらに鞘ポリマーに艶消し剤を含有させることで審美性に優れ好ましい。一方、鞘に導電性成分を配した場合は、導電性繊維の表面抵抗の値が均一化するという意味で好ましい。ここで、導電性成分以外のポリマーは繊維形成性のポリマーにより構成される。上記繊維形成性ポリマーとしては、例えばポリエステル、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ポリプロピレンなどが挙げられるが、特に良好な風合いや、加工工程の取り扱いが優れていること、耐薬品性も良好であることからポリエステル、とりわけポリエチレンテレフタレートが好ましい。またポリエステルの特徴として、ナイロンなどに比べ繊維の腰が強いが、特にヤング率を７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上に調整することで、コピー機で用いる導電性ブラシに使用した場合、トナーのかきとり性が向上するなどの良好な結果が得られる。
【００１０】
本発明の導電性繊維は、導電性を付与させるためにカーボンブラックを含有させるが、該導電性カーボンブラックは公知の物が使用でき、例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどが示され、これらは、通常、マトリックスポリマーに分散して用いることができる。ここで、マトリックスポリマーとしては、上記の各種の繊維形成性ポリマーが用いられる。
【００１１】
本発明の導電性繊維を得るには、導電性成分として使用するカーボンブラックは、少なくとも２種類以上の特性を有するものをブレンドして使用することが重要である。
まず、一方の（Ａ）カーボンブラックの平均粒径は、好ましくは２０〜７０ｎｍ、さらに好ましくは３０〜６０ｎｍである。平均粒径が２０ｎｍ未満の場合、カーボンブラックをマトリックスポリマーに分散した場合に均一分散が難しく、凝集により製糸時の糸切れが多くなるなど、工程上の歩留まりが低下する。一方、平均粒径が７０ｎｍを超えるような場合には、製糸時の糸切れの問題のほか、所望の導電性能を得るためにより多量のカーボンブラックが必要となりコスト上も好ましくない。
【００１２】
また、（Ａ）カーボンブラックのＪＩＳ Ｋ ５１０１に規定されている吸油量は、１００〜６００ｍ１／１００ｇ、好ましくは１５０〜３００ｍ１／１００ｇである。吸油量が１００ｍ１／１００ｇ未満の場合は、カーボンブラックのストラクチャーが発達し過ぎて、流動性の低下により製糸時の糸切れが多くなるなど、工程上の歩留まりが低下する。一方、６００ｍｌ／１００gを超えるような場合は、ストラクチャーの発達度が低く、導電性発現のために多量のカーボンブラックが必要となり、コスト高になり好ましくない。
【００１３】
以上の（Ａ）導電性カーボンブラックは、１種単独でも、２種以上を併用することもできる。
（Ａ）導電性カーボンブラックの市販品としては、三菱化学社製「ケッチェンブラック」シリーズである「ＥＣ３００Ｊ」（平均粒径３９．５ｎｍ）、［ＥＣ６００ＪＤ］（平均粒径３４．０ｎｍ）、東海カーボン社製「トーカブラック」シリーズである「＃５５００」（平均粒径２５ｎｍ）、「＃４５００」（平均粒径４０ｎｍ）、「＃４４００」（平均粒径３８ｎｍ）、「＃４３００」（平均粒径５５ｎｍ）、電気化学工業社製「デンカブラック」シリーズである「ＦＸ−３５」（平均粒径２６ｎｍ）、「ＨＳ−１００」（平均粒径４８ｎｍ）などが挙げられる。
【００１４】
ここで、カーボンブラックを通常の単一特性成分のみとした場合であるが、繊維の導電抵抗が１０８〜１０１２Ω／ｃｍのような中〜高抵抗領域で抵抗値がばらつき易い課題があった。これは、カーボンブラックの導電性発現機構によるもので、カーボンブラックが低濃度の場合、導電性を有さないが、ある程度の濃度を超えると急激に導電性が発現し、さらに添加量を上げると飽和するという挙動の丁度中間部分に相当するためである。これらを抑制するために、本発明では、カーボンブラックを少なくとも異なる特性をもつ２種類以上のカーボンブラックをブレンドすることにより、抵抗値がより安定化させたものである。
【００１５】
すなわち、本発明では、ベースとなる上記（Ａ）カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、および吸油量の比が０．９〜０．２である（Ｂ）導電性カーボンをブレンドすることでより、導電抵抗を安定化させたものである。平均粒径の比が１．１未満の場合は、導電抵抗安定化の効果はなくこれ以上の平均粒径比のものをブレンドすることが必要である。一方、比が３を超えると、あまりに製糸上のパフォーマンスが低下する。
また、吸油量については、比が０．９を超える場合は、ストラクチャーの発達具合に殆ど差がなく抵抗安定化には効果がない。一方、０．２未満の場合は導電性にあまり寄与せず効果が認められない。
【００１６】
以上の（Ｂ）導電性カーボンブラックは、１種単独でも、２種以上を併用することもできる。
（Ｂ）導電性カーボンブラックの市販品としては、三菱化学社製「ケッチェンブラック」シリーズである「ＥＣ３００Ｊ」（平均粒径３９．５ｎｍ）、［ＥＣ６００ＪＤ］（平均粒径３４．０ｎｍ）、東海カーボン社製「トーカブラック」シリーズである「＃５５００」（平均粒径２５ｎｍ）、「＃４５００」（平均粒径４０ｎｍ）、「＃４４００」（平均粒径３８ｎｍ）、「＃４３００」（平均粒径５５ｎｍ）、電気化学工業社製「デンカブラック」シリーズである「ＦＸ−３５」（平均粒径２６ｎｍ）、「ＨＳ−１００」（平均粒径４８ｎｍ）などが挙げられる。
以上の導電性カーボンブラック（Ａ）、（Ｂ）は、例えば以上の市販品の中から、適宜選択して組み合わせて用いられる。
【００１７】
次に、（Ａ）導電性カーボンブラックと（Ｂ）導電性カーボンブラックとの混合割合は、所望する抵抗領域にもよるが、通常、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）が９０／１０〜１０／９０、好ましくは３０／７０〜７０／３０の範囲でブレンドすれば、導電抵抗の安定化が図れる。この理由は今のところ定かでないが、粒径やストラクチャー発達が異なるものをブレンドすることによって、単一使用の際に比べてカーボン添加量に対する電気伝導度変化の挙動が緩慢になると考えられる。
【００１８】
また、導電性成分にブレンドする、上記（Ａ）〜（Ｂ）成分からなるカーボンブラックの添加量は、好ましくは１０〜３５重量％、さらに好ましくは１０〜２５重量％である。１０重量％未満の場合は、電気伝導度が上がらず、一方、３５重量％を超えるとポリマーの流動性が悪くなり、製糸工程上好ましくない。導電性カーボンブラックの添加量は、用いるカーボンブラックの種類によって適宜調整できる。
【００１９】
本発明の導電性繊維の断面図の例を、図１〜図４に示す。
このうち、図１は、マトリックス成分である繊維形成性ポリマーに、少なくとも（Ａ）〜（Ｂ）成分からなる導電性カーボンブラックの混合物を均一にブレンドとして、繊維横断面全体が導電性成分となした導電性繊維である。
また、図２〜図４は、芯鞘型導電性複合繊維の一例である。ここで、符号１は鞘成分、符号２は芯成分である。図２、図４は、芯成分に導電性成分を配した例で、図３は鞘成分に導電性成分を配した例である。なお、導電性成分を芯にした場合、図４のような異型形状としても良い。その場合、先細り尖鋭端部分は、鞘成分が芯成分を被覆していない部分の割合が鞘成分全外周の５％以下であることが必要である。仮に鞘成分が芯成分を被覆していない部分の割合が鞘成分全外周の５％を超えると、芯と鞘が剥離したり、導電性カーボンブラック成分が脱落するなど、汚染の原因となる可能性が高くなる。
【００２０】
ここで、図１の導電性繊維の場合、マトリックス成分となる繊維形成性ポリマーに、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物１０〜３５重量％を均一にブレンドして、繊維横断面全体を導電性成分とする。
また、図２および図４の芯鞘型複合繊維の場合は、芯成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有させる。
さらに、図３の芯鞘型複合繊維の場合、鞘成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有させればよい。
【００２１】
以上の本発明の導電性繊維の断面抵抗値は、好ましくは１０８〜１０１２Ω／ｃｍ、さらに好ましくは１０９〜１０１０Ω／ｃｍ、特に好ましくは１０９Ω／ｃｍオーダーであり、この範囲でバラツキが少ないものである。
本発明の導電性繊維は、繊維物性や実使用における耐久性に優れた除電性能を有するものであり、複写機やプリンターなどのOA機器に組み込まれる帯電ブラシ、除電ブラシ、クリーニングブラシとして好適に用いることができる。
このような除電性能を有するブラシは、例えば、本発明の導電性繊維をパイルとして製織したのち、導電性を有するバッキング剤でバッキングしたのち、幅１０〜３０ｍｍにカットしたパイルテープを、円柱状の金属棒に巻きつけるか、単に板にパイルを貼り付けてブラシ状に仕立てることにより得られる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（イ）吸油量
ＪＩＳ Ｋ ５１０１に準じて測定した。
（ロ）平均粒径
カーボンブラックの平均粒径は、島津製作所製 レーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２００Ｖ ＥＲを使用して測定した。
（ハ）繊維の強度・伸度
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準じて測定した。
【００２３】
（ニ）繊維端面間内部電気抵抗値
以下「断面抵抗値」と称する。繊維軸方向の長さが２．０ｃｍとなるよう両端を横断面方向にカットした繊維の該両断面にＡｇドウタイト（銀粒子含有の導電性樹脂塗料、藤倉工業製）を付着させた試料を電気絶縁性ポリエチレンテレフタレートフィルム上で、温度２０℃相対湿度４０％の条件のもとに１ｋＶの直流電圧を該Ａｇドウタイト付着面を使って印加して両断面間に流れる電流値を求め、オームの法則により電気抵抗値（Ω／ｃｍ）を算出した。
【００２４】
実施例１
導電性物質として、平均粒径２６ｎｍ、吸油量２２０ｍｌ／１００ｇの導電性カーボンブラック（Ａ）（電気化学工業社製「デンカブラック ＦＸ−３５」１０重量部に、平均粒径４８ｎｍ、吸油量１４０ｍｌ／１００ｇの導電性カーボンブラック（Ｂ）（電気化学工業社製「デンカブラック ＨＳ−１００」９重量部を、イソフタル酸を１５ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレート８１重量部にブレンドした。これを導電性成分とし芯に、ポリエチレンテレフタレートを鞘成分に重量比で１０／９０の割合で溶融押し出した後、図２に示すような断面の５０ｄｔｅｘ/２４フィラメントの芯鞘型複合繊維を得た。この作業を３度繰り返し、３本の複合繊維を各々断面抵抗値を測定したところ、抵抗値は５×１０９Ω／ｃｍ〜９×１０９Ω／ｃｍの範囲でバラツキが少なく良好であった。
【００２５】
比較例１
導電性物質として、平均粒径２６ｎｍ、吸油量２２０ｍｌ／１００ｇの導電性カーボンブラック（Ａ）（電気化学工業社製「デンカブラック ＦＸ−３５」１５重量部を、イソフタル酸を１５ｍｏｌ％共重合した、実施例１で使用したと同様のポリエチレンテレフタレート８５重量部にブレンドした。これを導電性成分とし芯に、実施例１と同様のポリエチレンテレフタレートを鞘成分に重量比で１０／９０の割合で溶融押し出した後、図２に示すような断面の５０ｄｔｅｘ/２４フィラメントの芯鞘型複合繊維を得た。この作業を３度繰り返し、３本の複合繊維を各々断面抵抗値を測定したところ、抵抗値は５×１０９Ω／ｃｍ〜７×１０１０Ω／ｃｍの範囲でバラツキが生じた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の導電性繊維は、導電性物質として導電性カーボンブラックを含有し、その導電性能のばらつきが少ない安定した導電性能を有するので、繊維物性や実使用における耐久性に優れた除電性能を有するものであり、複写機やプリンターなどのOA機器に組み込まれる帯電ブラシ、除電ブラシ、クリーニングブラシとして好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１：鞘成分
２：芯成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性繊維およびこの繊維を用いたブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、除電性能を有する繊維として、例えば導電性カーボンブラックを含有させ、導電性能を付与することがなされている（特許文献１、特許文献２など）。このように、カーボンブラックは、安価であり、かつ導電性に優れるため広く用いられている。しかしながら、導電抵抗が１０８〜１０１２Ω／ｃｍの範囲、いわゆる中高抵抗領域での抵抗ばらつきが大きいという問題があった。これは、カーボンの導電性発現機構によるものであって、カーボンブラックが低濃度の場合、導電性を有さないが、ある程度の濃度を超えると急激に導電性が発現する。したがって、上記に示す導電抵抗が１０８〜１０１２Ω／ｃｍの範囲は、ちょうど導電性の発現から飽和までの間にあたり、カーボンブラックが同一の濃度においても導電性にばらつきが生じ易い問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９４６５０号公報
【特許文献２】特開２００６−９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、導電性物質として導電性カーボンブラックを含有する導電性繊維であって、その導電性能のばらつきが少ない安定した導電性能を有する繊維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】
【０００５】
本発明は、繊維形成性ポリマー中に主たる導電性成分としてカーボンブラックを含有する導電性繊維であって、該カーボンブラックが平均粒径の異なる少なくとも下記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックを、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）＝９０／１０〜１０／９０の割合で混合した導電性カーボンブラックの混合物からなる導電性繊維に関する。
（Ａ）ＪＩＳ Ｋ ５１０１に規定されている吸油量が１００〜６００ｍｌ／１００gである導電性カーボンブラック。
（Ｂ）上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、かつ上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する上記吸油量の比が０．９〜０．２である導電性カーボンブラック。
ここで、本発明の導電性繊維は、好ましくは芯鞘型複合繊維である。
また、導電性繊維が芯鞘型複合繊維の場合、芯成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有することが好ましい。
さらに、導電性繊維が芯鞘型複合繊維の場合、鞘成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有するものであってもよい。
一方、本発明の導電性繊維としては、マトリックス成分となる繊維形成性ポリマーに、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物１０〜３５重量％を均一にブレンドして、繊維横断面全体が導電性成分となしたものでもよい。
次に、本発明は、以上の導電性繊維を使用したブラシに関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の導電性繊維は、導電性を付与するにあたり少なくとも２種類の特性を有するカーボンブラックを含有させることで、より抵抗値が安定した導電性繊維を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【図２】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【図３】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【図４】本発明の導電性繊維の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の導電性繊維において、導電性カーボンブラックを混合するマトリックスポリマーとしては、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルなどの繊維形成性ポリマーが挙げられる。これらのマトリックスポリマーには、第３成分としての共重合を実施しても良いし、二酸化チタンなどの艶消し剤を含有させても良い。例えば、マトリックスポリマーにポリエステルを用いた場合、イソフタル酸やアジピン酸などを全酸成分に対して１０〜２０モル％程度共重合させると製糸性上好ましく、またグリコール成分をエチレングリコールのほかにトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、１,５−ペンタンジオール、１,６−ヘキサンジオールなどのグリコール成分を変更または、共重合しても良い。
【０００９】
また、本発明の導電性繊維は、上記の示す単一ポリマーからなる繊維としても良いが、芯鞘型複合繊維としても良い。この場合、導電性成分は芯に配しても良く、鞘に配しても良い。複合繊維とした場合、いずれにしても導電性成分の比率は、製糸性およびコストの面から、通常、繊維全体の１０〜２０重量％の範囲である。
芯を導電性成分とした場合は、特に製糸性および繊維強度に優れ、さらに鞘ポリマーに艶消し剤を含有させることで審美性に優れ好ましい。一方、鞘に導電性成分を配した場合は、導電性繊維の表面抵抗の値が均一化するという意味で好ましい。ここで、導電性成分以外のポリマーは繊維形成性のポリマーにより構成される。上記繊維形成性ポリマーとしては、例えばポリエステル、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ポリプロピレンなどが挙げられるが、特に良好な風合いや、加工工程の取り扱いが優れていること、耐薬品性も良好であることからポリエステル、とりわけポリエチレンテレフタレートが好ましい。またポリエステルの特徴として、ナイロンなどに比べ繊維の腰が強いが、特にヤング率を７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上に調整することで、コピー機で用いる導電性ブラシに使用した場合、トナーのかきとり性が向上するなどの良好な結果が得られる。
【００１０】
本発明の導電性繊維は、導電性を付与させるためにカーボンブラックを含有させるが、該導電性カーボンブラックは公知の物が使用でき、例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどが示され、これらは、通常、マトリックスポリマーに分散して用いることができる。ここで、マトリックスポリマーとしては、上記の各種の繊維形成性ポリマーが用いられる。
【００１１】
本発明の導電性繊維を得るには、導電性成分として使用するカーボンブラックは、少なくとも２種類以上の特性を有するものをブレンドして使用することが重要である。
まず、一方の（Ａ）カーボンブラックの平均粒径は、好ましくは２０〜７０ｎｍ、さらに好ましくは３０〜６０ｎｍである。平均粒径が２０ｎｍ未満の場合、カーボンブラックをマトリックスポリマーに分散した場合に均一分散が難しく、凝集により製糸時の糸切れが多くなるなど、工程上の歩留まりが低下する。一方、平均粒径が７０ｎｍを超えるような場合には、製糸時の糸切れの問題のほか、所望の導電性能を得るためにより多量のカーボンブラックが必要となりコスト上も好ましくない。
【００１２】
また、（Ａ）カーボンブラックのＪＩＳ Ｋ ５１０１に規定されている吸油量は、１００〜６００ｍ１／１００ｇ、好ましくは１５０〜３００ｍ１／１００ｇである。吸油量が１００ｍ１／１００ｇ未満の場合は、カーボンブラックのストラクチャーが発達し過ぎて、流動性の低下により製糸時の糸切れが多くなるなど、工程上の歩留まりが低下する。一方、６００ｍｌ／１００gを超えるような場合は、ストラクチャーの発達度が低く、導電性発現のために多量のカーボンブラックが必要となり、コスト高になり好ましくない。
【００１３】
以上の（Ａ）導電性カーボンブラックは、１種単独でも、２種以上を併用することもできる。
（Ａ）導電性カーボンブラックの市販品としては、三菱化学社製「ケッチェンブラック」シリーズである「ＥＣ３００Ｊ」（平均粒径３９．５ｎｍ）、［ＥＣ６００ＪＤ］（平均粒径３４．０ｎｍ）、東海カーボン社製「トーカブラック」シリーズである「＃５５００」（平均粒径２５ｎｍ）、「＃４５００」（平均粒径４０ｎｍ）、「＃４４００」（平均粒径３８ｎｍ）、「＃４３００」（平均粒径５５ｎｍ）、電気化学工業社製「デンカブラック」シリーズである「ＦＸ−３５」（平均粒径２６ｎｍ）、「ＨＳ−１００」（平均粒径４８ｎｍ）などが挙げられる。
【００１４】
ここで、カーボンブラックを通常の単一特性成分のみとした場合であるが、繊維の導電抵抗が１０８〜１０１２Ω／ｃｍのような中〜高抵抗領域で抵抗値がばらつき易い課題があった。これは、カーボンブラックの導電性発現機構によるもので、カーボンブラックが低濃度の場合、導電性を有さないが、ある程度の濃度を超えると急激に導電性が発現し、さらに添加量を上げると飽和するという挙動の丁度中間部分に相当するためである。これらを抑制するために、本発明では、カーボンブラックを少なくとも異なる特性をもつ２種類以上のカーボンブラックをブレンドすることにより、抵抗値がより安定化させたものである。
【００１５】
すなわち、本発明では、ベースとなる上記（Ａ）カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、および吸油量の比が０．９〜０．２である（Ｂ）導電性カーボンをブレンドすることでより、導電抵抗を安定化させたものである。平均粒径の比が１．１未満の場合は、導電抵抗安定化の効果はなくこれ以上の平均粒径比のものをブレンドすることが必要である。一方、比が３を超えると、あまりに製糸上のパフォーマンスが低下する。
また、吸油量については、比が０．９を超える場合は、ストラクチャーの発達具合に殆ど差がなく抵抗安定化には効果がない。一方、０．２未満の場合は導電性にあまり寄与せず効果が認められない。
【００１６】
以上の（Ｂ）導電性カーボンブラックは、１種単独でも、２種以上を併用することもできる。
（Ｂ）導電性カーボンブラックの市販品としては、三菱化学社製「ケッチェンブラック」シリーズである「ＥＣ３００Ｊ」（平均粒径３９．５ｎｍ）、［ＥＣ６００ＪＤ］（平均粒径３４．０ｎｍ）、東海カーボン社製「トーカブラック」シリーズである「＃５５００」（平均粒径２５ｎｍ）、「＃４５００」（平均粒径４０ｎｍ）、「＃４４００」（平均粒径３８ｎｍ）、「＃４３００」（平均粒径５５ｎｍ）、電気化学工業社製「デンカブラック」シリーズである「ＦＸ−３５」（平均粒径２６ｎｍ）、「ＨＳ−１００」（平均粒径４８ｎｍ）などが挙げられる。
以上の導電性カーボンブラック（Ａ）、（Ｂ）は、例えば以上の市販品の中から、適宜選択して組み合わせて用いられる。
【００１７】
次に、（Ａ）導電性カーボンブラックと（Ｂ）導電性カーボンブラックとの混合割合は、所望する抵抗領域にもよるが、通常、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）が９０／１０〜１０／９０、好ましくは３０／７０〜７０／３０の範囲でブレンドすれば、導電抵抗の安定化が図れる。この理由は今のところ定かでないが、粒径やストラクチャー発達が異なるものをブレンドすることによって、単一使用の際に比べてカーボン添加量に対する電気伝導度変化の挙動が緩慢になると考えられる。
【００１８】
また、導電性成分にブレンドする、上記（Ａ）〜（Ｂ）成分からなるカーボンブラックの添加量は、好ましくは１０〜３５重量％、さらに好ましくは１０〜２５重量％である。１０重量％未満の場合は、電気伝導度が上がらず、一方、３５重量％を超えるとポリマーの流動性が悪くなり、製糸工程上好ましくない。導電性カーボンブラックの添加量は、用いるカーボンブラックの種類によって適宜調整できる。
【００１９】
本発明の導電性繊維の断面図の例を、図１〜図４に示す。
このうち、図１は、マトリックス成分である繊維形成性ポリマーに、少なくとも（Ａ）〜（Ｂ）成分からなる導電性カーボンブラックの混合物を均一にブレンドとして、繊維横断面全体が導電性成分となした導電性繊維である。
また、図２〜図４は、芯鞘型導電性複合繊維の一例である。ここで、符号１は鞘成分、符号２は芯成分である。図２、図４は、芯成分に導電性成分を配した例で、図３は鞘成分に導電性成分を配した例である。なお、導電性成分を芯にした場合、図４のような異型形状としても良い。その場合、先細り尖鋭端部分は、鞘成分が芯成分を被覆していない部分の割合が鞘成分全外周の５％以下であることが必要である。仮に鞘成分が芯成分を被覆していない部分の割合が鞘成分全外周の５％を超えると、芯と鞘が剥離したり、導電性カーボンブラック成分が脱落するなど、汚染の原因となる可能性が高くなる。
【００２０】
ここで、図１の導電性繊維の場合、マトリックス成分となる繊維形成性ポリマーに、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物１０〜３５重量％を均一にブレンドして、繊維横断面全体を導電性成分とする。
また、図２および図４の芯鞘型複合繊維の場合は、芯成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有させる。
さらに、図３の芯鞘型複合繊維の場合、鞘成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有させればよい。
【００２１】
以上の本発明の導電性繊維の断面抵抗値は、好ましくは１０８〜１０１２Ω／ｃｍ、さらに好ましくは１０９〜１０１０Ω／ｃｍ、特に好ましくは１０９Ω／ｃｍオーダーであり、この範囲でバラツキが少ないものである。
本発明の導電性繊維は、繊維物性や実使用における耐久性に優れた除電性能を有するものであり、複写機やプリンターなどのOA機器に組み込まれる帯電ブラシ、除電ブラシ、クリーニングブラシとして好適に用いることができる。
このような除電性能を有するブラシは、例えば、本発明の導電性繊維をパイルとして製織したのち、導電性を有するバッキング剤でバッキングしたのち、幅１０〜３０ｍｍにカットしたパイルテープを、円柱状の金属棒に巻きつけるか、単に板にパイルを貼り付けてブラシ状に仕立てることにより得られる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（イ）吸油量
ＪＩＳ Ｋ ５１０１に準じて測定した。
（ロ）平均粒径
カーボンブラックの平均粒径は、島津製作所製 レーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２００Ｖ ＥＲを使用して測定した。
（ハ）繊維の強度・伸度
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準じて測定した。
【００２３】
（ニ）繊維端面間内部電気抵抗値
以下「断面抵抗値」と称する。繊維軸方向の長さが２．０ｃｍとなるよう両端を横断面方向にカットした繊維の該両断面にＡｇドウタイト（銀粒子含有の導電性樹脂塗料、藤倉工業製）を付着させた試料を電気絶縁性ポリエチレンテレフタレートフィルム上で、温度２０℃相対湿度４０％の条件のもとに１ｋＶの直流電圧を該Ａｇドウタイト付着面を使って印加して両断面間に流れる電流値を求め、オームの法則により電気抵抗値（Ω／ｃｍ）を算出した。
【００２４】
実施例１
導電性物質として、平均粒径２６ｎｍ、吸油量２２０ｍｌ／１００ｇの導電性カーボンブラック（Ａ）（電気化学工業社製「デンカブラック ＦＸ−３５」１０重量部に、平均粒径４８ｎｍ、吸油量１４０ｍｌ／１００ｇの導電性カーボンブラック（Ｂ）（電気化学工業社製「デンカブラック ＨＳ−１００」９重量部を、イソフタル酸を１５ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレート８１重量部にブレンドした。これを導電性成分とし芯に、ポリエチレンテレフタレートを鞘成分に重量比で１０／９０の割合で溶融押し出した後、図２に示すような断面の５０ｄｔｅｘ/２４フィラメントの芯鞘型複合繊維を得た。この作業を３度繰り返し、３本の複合繊維を各々断面抵抗値を測定したところ、抵抗値は５×１０９Ω／ｃｍ〜９×１０９Ω／ｃｍの範囲でバラツキが少なく良好であった。
【００２５】
比較例１
導電性物質として、平均粒径２６ｎｍ、吸油量２２０ｍｌ／１００ｇの導電性カーボンブラック（Ａ）（電気化学工業社製「デンカブラック ＦＸ−３５」１５重量部を、イソフタル酸を１５ｍｏｌ％共重合した、実施例１で使用したと同様のポリエチレンテレフタレート８５重量部にブレンドした。これを導電性成分とし芯に、実施例１と同様のポリエチレンテレフタレートを鞘成分に重量比で１０／９０の割合で溶融押し出した後、図２に示すような断面の５０ｄｔｅｘ/２４フィラメントの芯鞘型複合繊維を得た。この作業を３度繰り返し、３本の複合繊維を各々断面抵抗値を測定したところ、抵抗値は５×１０９Ω／ｃｍ〜７×１０１０Ω／ｃｍの範囲でバラツキが生じた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の導電性繊維は、導電性物質として導電性カーボンブラックを含有し、その導電性能のばらつきが少ない安定した導電性能を有するので、繊維物性や実使用における耐久性に優れた除電性能を有するものであり、複写機やプリンターなどのOA機器に組み込まれる帯電ブラシ、除電ブラシ、クリーニングブラシとして好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１：鞘成分
２：芯成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維形成性ポリマー中に主たる導電性成分としてカーボンブラックを含有する導電性繊維であって、該カーボンブラックが平均粒径の異なる少なくとも下記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックを、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）＝９０／１０〜１０／９０の割合で混合した導電性カーボンブラックの混合物からなる導電性繊維。
（Ａ）ＪＩＳ Ｋ ５１０１に規定されている吸油量が１００〜６００ｍｌ／１００gである導電性カーボンブラック。
（Ｂ）上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、かつ上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する上記吸油量の比が０．９〜０．２である導電性カーボンブラック。
【請求項２】
導電性繊維が芯鞘型複合繊維である請求項１記載の導電性繊維。
【請求項３】
芯鞘型複合繊維の芯成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有する請求項２記載の導電性繊維。
【請求項４】
芯鞘型複合繊維の鞘成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有する請求項２記載の導電性繊維。
【請求項５】
マトリックス成分となる繊維形成性ポリマーに、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物１０〜３５重量％を均一にブレンドして、繊維横断面全体が導電性成分となした請求項１記載の導電性繊維。
【請求項６】
請求項第１〜５いずれかに記載の導電性繊維を使用したブラシ。
【請求項１】
繊維形成性ポリマー中に主たる導電性成分としてカーボンブラックを含有する導電性繊維であって、該カーボンブラックが平均粒径の異なる少なくとも下記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックを、（Ａ）／（Ｂ）（重量比）＝９０／１０〜１０／９０の割合で混合した導電性カーボンブラックの混合物からなる導電性繊維。
（Ａ）ＪＩＳ Ｋ ５１０１に規定されている吸油量が１００〜６００ｍｌ／１００gである導電性カーボンブラック。
（Ｂ）上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する平均粒径の比が１．１〜３、かつ上記（Ａ）導電性カーボンブラックに対する上記吸油量の比が０．９〜０．２である導電性カーボンブラック。
【請求項２】
導電性繊維が芯鞘型複合繊維である請求項１記載の導電性繊維。
【請求項３】
芯鞘型複合繊維の芯成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有する請求項２記載の導電性繊維。
【請求項４】
芯鞘型複合繊維の鞘成分に、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物を１０〜３５重量％含有する請求項２記載の導電性繊維。
【請求項５】
マトリックス成分となる繊維形成性ポリマーに、少なくとも上記（Ａ）、（Ｂ）２種類の導電性カーボンブラックの混合物１０〜３５重量％を均一にブレンドして、繊維横断面全体が導電性成分となした請求項１記載の導電性繊維。
【請求項６】
請求項第１〜５いずれかに記載の導電性繊維を使用したブラシ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１８５４４０（Ｐ２００９−１８５４４０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７１６４９（Ｐ２００９−７１６４９）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【分割の表示】特願２００７−５０９７８８（Ｐ２００７−５０９７８８）の分割
【原出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（３０２０１１７１１）帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【分割の表示】特願２００７−５０９７８８（Ｐ２００７−５０９７８８）の分割
【原出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（３０２０１１７１１）帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Ｆターム（参考）】
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