JPH08328356A - 半導電性起毛部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電ブラシ等に用いられる成形加工性、導電
性能、実用強度にすぐれた半導電性起毛部材を提供する
ことを目的とする。 【構成】 半導電性起毛部材は、５〜２５重量％の導電
性カーボンブラックを含むリニア型熱可塑性ポリフェニ
レンサファイド樹脂を主体とする半導電性繊維状物を起
毛してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形加工性、導電性
能、実用強度に優れた導電性繊維を用いた植毛部材であ
り、特に複写機やプリンター等の画像形成装置における
転写ブラシ、帯電ブラシ、現像ブラシ、除電ブラシ、ク
リーニングブラシ等として多く用いられる好適な部材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性樹脂組成物は、コンピューター、
複写機などの電気、電子機器の部品として広く利用され
ている。例えば、オゾンの発生の無い帯電装置に用いら
れるもので、従来のコロナ放電器の代替えに用いられる
帯電ブラシでは、その素材である導電性繊維としてレー
ヨン、アクリル、ポリアミド（ナイロン）等をベースに
したものが市販されており入手可能である。

【０００３】一方、導電性樹脂組成物を得る方法として
は、各種熱可塑性樹脂にカーボンブラック、グラファイ
ト等の導電性物質を添加する方法が知られている。ま
た、それらの樹脂を通常の溶融押出法でフィラメント状
つまり繊維に紡糸成型することが可能であることも公知
の技術である。

【０００４】しかしこれらの素材では、抵抗値の安定化
や機械的強度、環境変動への耐性は必ずしも満足できる
ものではなかった。また弾性体層を表面に有する帯電ロ
ーラーでも前記した同様の問題点に加えて、感光体等へ
の均一な押圧力を得るのが非常に困難である等の問題点
があった。

【０００５】他の高機能ベース樹脂も検討されてはいる
が、導電性能、成形加工性、実用強度、或はコスト等の
面で満足できる物が未だ存在しないのが現状である。ま
た、導電性物質であるカーボンブラックも多種多様なも
のが入手できるが、カーボンブラック自体が難分散性で
あるために未分散の凝集塊が発生し易く、その成型品の
表面状態が不良になる傾向が見られた。特に繊維状に成
形する際、高機能樹脂にあっては糸の形態をなさず、糸
切れによる成形不能状態に陥った

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の問題点を克服し、成形加工性、導電性能、実用強
度に優れた半導電性起毛部材を提供することを目的とす
る。即ち、前記問題点に鑑み、高機能性樹脂をベースと
して導電性カーボンブラックを配合することによる半導
電性組成物の形成を鋭意検討し続けた結果、本発明に到
達したのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とする点
は、きわめて限定された範囲でリニア型熱可塑性ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂（以下、ＬーＰＰＳとする）
に導電性カーボンブラックを配合することにより、非常
に安定した抵抗値の導電性樹脂組成物を得ることであ
り、請求項１の発明は、５〜２５重量％の導電性カーボ
ンブラックを含むリニア型熱可塑性ポリフェニレンサル
ファイド樹脂を主体とする半導電性樹脂組成物からなる
繊維状物を起毛してなることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記導電性カー
ボンブラックのＤＢＰ吸油量が５０〜３００ml／１００
ｇであることを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、前記リニア型熱
可塑性ポリフェニレンサルファイド樹脂のＭＩ値が１０
〜３００ｇ／１０分であることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、前記繊維状物の
起毛がカットパイル又は静電植毛により形成されること
を特徴としている。

【００１１】熱可塑性ポリフェニレンサルファイド樹脂
は、耐熱性（ＵＬー９４規格Ｖー０）、寸法安定性、機
械物性、表面平滑性、耐薬品性等に非常に優れた特性を
有し、通常、部分架橋型及びリニア型（直鎖型）の２種
類に大別される。部分架橋型のものは機械物性に関して
は有利であるが成形加工が困難であり、後者は成形加工
性、靱性、延伸性に優れるため、フィラメント状の繊維
形態に加工するには都合がよいという特徴がある。

【００１２】本発明で用いるＬ−ＰＰＳの一般的な製造
法としては、Phillips法が知られており、これはパラジ
クロルベンゼンと硫化ナトリウムを極性溶媒中で反応さ
せて得られる。現在我々が入手しうるポリフェニレンサ
ルファイド樹脂はこのPhillips法を基本に工業生産され
ている。しかしながらこれ以外の方法で生産されたもの
でも本発明は何ら影響を受けるものでない。

【００１３】また、本発明でいうＭＩ値とは、一定温
度、一定加重下における樹脂の流れ易さを示すものであ
り、３１５．６℃、１０kg荷重時の値であり、単位はｇ
／１０分である。１０〜３００ｇ／１０分、好ましくは
２０〜２００ｇ／１０分の範囲のＬ−ＰＰＳがよい。こ
の範囲のＭＩ値のものを用いると、成形加工性特に紡糸
性及び生産性が優れ、かつ十分な強度の製品が得られ
る。

【００１４】本発明で用いられる導電性カーボンブラッ
クは、低体積抵抗値（Ω・cm）（一般には約１０⁵ Ω・
cm以下）を有するカーボンブラックで、その種類は製造
方法によってオイルファーネスブラック、アセチレンブ
ラック、サーマルブラック、チャネルブラック等があ
る。これらのカーボンブラックはＬ−ＰＰＳの繊維状物
に有効に半導電性を付与せしめるが、より均一に分散さ
れ、繊維成形加工性（糸切れや表面あれ等）等にも優れ
ていることが望まれる条件であるので、かかる点を考慮
すると、ＤＢＰ吸油量のあまり大きいカーボンブラック
は分散性がより悪くなるので好ましくない。あまり小さ
くても有効な半導電性を付与し難い点から好ましくな
い。好ましい範囲は、５０〜３００ml/１００ｇであ
る。具体的には、オイルファーネスブラック、アセチレ
ンブラック等が例示できる。

【００１５】尚、カーボンブラックは１種類に限らず、
複数種類が混合されていてもよいので、かかる場合に
は、一方が高体積抵抗値又はＤＢＰ吸油量が３００ml／
１００ｇを越えるカーボンブラックであってもよい。つ
まり混合された状態で所定の体積抵抗値又はＤＢＰ吸油
量５０〜３００ml／１００ｇの範囲に入ればよい。

【００１６】本発明でいうＤＢＰ吸油量とは、カーボン
１００ｇ当たりのｎージブチルフタレート吸油量であ
り、単位はml／１００ｇである。このＤＢＰ吸油量は、
カーボンブラックの表面積やストラクチャー等により影
響されるものであるが、３００ml／１００ｇを越えるカ
ーボンブラックを用いると少量で高い導電性が得られる
ものの、カーボンブラック自体が難分散性であるために
未分散の凝集塊により、その成型品の表面状態が不良に
なる傾向が見られた。特に繊維状に成形するにあたって
は糸の形態をなさず、糸切れによる成形不能状態に陥っ
た。

【００１７】Ｌ−ＰＰＳに５〜２５重量％のカーボンブ
ラックを分散含有させて半導電性樹脂組成物を得るが、
この範囲のカーボン添加量なら成形性を損なわず、導電
性や実用強度に優れたものが得られる。添加量が５重量
％未満では導電性が得られず、２５重量％を越えると成
形性や機械強度が損なわれよくない。カーボン添加量は
目的とする用途の抵抗値に合わせて、範囲内で適宜調整
すればよい。

【００１８】本発明では、上記半導電性樹脂組成物を常
法により繊維状に成形した後に起毛加工した部材を得
る。成形に際しては、全成分を均一に混合した後に、押
出機等の成型機に供給してフィラメント状の繊維形態に
成形してもよいが、生産性や作業環境を考慮して、あら
かじめ混練機を用いてコンパウンドを作製し、これを成
型機に供給するのが望ましい。コンパウンド化は単軸押
出機や二軸押出機等の通常の混練機を用いて行うことが
できる。

【００１９】繊維を作製するには、押出紡糸機等の通常
の成型機を用いることができる。つまり、押出機の先端
の所定形状のノズルを持つ口金から溶融押出（約２５５
〜３２５℃）して、適宜延伸して引き取る。ここで、口
金ノズルの形状つまり繊維の形状は特に限定される物で
なく、例えば、一般的な円形断面以外にも中空断面、三
角形、四角形、十字形等の異形断面でもよい。また、本
発明において得られる繊維の繊度や本数に制限はなくそ
の目的用途によって適宜組み合わせればよいが、一般に
は単糸径が１０〜１００μm程度になるようにノズル径
を選ぶとよい。

【００２０】本発明では、上記成分以外にも特に目的と
する性質を阻害しない限り、安定剤、滑剤、無機フィラ
ー等を配合してもよく、特に制限はない。混練条件及び
成形条件に特に制限はないが、好ましくは３３０℃まで
の温度範囲内で成形するのがよい。

【００２１】導電性カーボンブラックを均一に分散する
には、Ｌ−ＰＰＳを粒径５００μm程度の粉体状にした
ものを使用するのが望ましく、さらには２００μm以下
のものが望ましい。しかし、本発明はこれに制限される
ものではない。

【００２２】得られる半導電性繊維（約１０²〜１０¹⁴
Ω・cm）は、モノフィラメント又はマルチフィラメント
の形にして、カットパイルとするかこれを植毛せしめる
必要がある。起毛の方法は特に制限されないが、例え
ば、所定長さ（一般には約１〜８mm程度）にカットする
とか、基布又は板状やローラー状の基体に直接植毛（静
電植毛）するとか、嵩高性の不織布状にする等の方法が
あるが、就中、静電植毛は好ましい方法の一つで、静電
植毛に関しては既知の方法で行えば良い。

【００２３】カットパイルは、パイル組織を織編し、即
ち基布を構成する繊維と植毛部を構成する半導電性繊維
とを後者がパイル組織となるようにパイル織りもしくは
パイル編みし、パイルをカットして植毛部を作成する。
パイル織り及びパイル編みはシングルでもダブルでもよ
く、植毛方法はＶ型（図1）でもＷ型（図2）でもよい。
図１、図２では半導電性繊維３と基布４の関係を断面図
で示してある。Ｖ型パイルは植毛密度を高くするのに有
利であり、Ｗ型パイルは植毛抜けに対して有利である。
また植毛部の高さは必要に応じて適宜選択でき、通常は
１．０〜８．０mm程度とされるが特に制限はない。

【００２４】前記基布を構成する繊維としては、特に制
限はないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等の合成繊維の他にレーヨン、綿とい
った天然繊維等種々の繊維が使用可能である。以上はカ
ットパイルの構造についてであるが、もちろんシングル
パイル織編物をカットしない、いわゆるループ状のパイ
ル構造のものとすることもできる。

【００２５】ブラシの植毛部は、使用状況等によっては
植毛糸が倒れることも考えられるが、このような場合に
は半導電性繊維に芯材となる繊維を混入すればよい。ま
たその芯材は導電性であっても、絶縁性であってもよい
が芯材としてポリアミド等の吸湿性のものを使用する場
合には絶縁性のものが望ましい。このような芯材の混入
は必ずしも必要ではなく、芯材が必要か否かは適宜選択
すればよい。

【００２６】さらに前記起毛部材はフラット状、ローラ
ー状等特に制限はなく、目的用途によって形状が変化す
るのは当然のことである。起毛部材は、例えば、前記の
方法で半導電性繊維が多数植毛されたブラシ状形態（図
３、図４）とすることができる。図３に示すのはローラ
ー状起毛部材１であり、ローラ状基体６と同基体６に植
毛された半導電性繊維３とからなる。図４に示すのは、
フラット状起毛部材２であり、フラット状基体６と同基
体６に植毛された半導電性繊維３とからなる。図５に示
すように、該起毛部材１、２は織物等の基布に設けたも
のをプラスチック製のフィルム、シート、ローラー等又
は金属製の板、ローラー等の基体６に導電性接着剤５を
用いて接着してもよく、あるいは図６に示すように基体
６に直接静電植毛してもよい。この際直接植毛に用いる
接着剤としては特に制限はないが導電性繊維より低い抵
抗値でかつ抵抗値が環境の影響を受けにくい導電性接着
剤５を使用するのが望ましい。

【００２７】

【作用】本発明の半導電性樹脂組成物は、リニア型熱可
塑性ポリフェニレンサルファイド樹脂を主体とするため
成形加工性、靱性、延伸性に優れ、繊維状に形成しやす
い物となる。また同樹脂のＭＩ値を１０〜３００ｇ／１
０分に限定するため成形加工特性の紡糸性及び生産性が
特に優れ、かつ十分な強度の製品が得られる。

【００２８】また、本発明の半導電性樹脂組成物には、
ＤＢＰ吸油量が５０〜３００ml／１００ｇの導電性カー
ボンブラックを用いるので、上記リニア型熱可塑性ポリ
フェニレンサルファイド樹脂中に均一に分散し、未分散
の凝集塊が発生しないし、繊維状に成形する際にも加工
性を損なわない。

【００２９】更に、半導電性樹脂組成物からなる繊維を
カットパイル又は静電植毛により起毛するので、それを
用いた起毛部材は非常に安定した導電性を発現し、繊維
の腰の強さと起毛の均一性により例えば帯電性能、或い
は徐電性能、転写、クリーニング性能等も均一でバラツ
キの少ない物が得られる。

【００３０】

【実施例】次に実施例により本発明を説明する。 実施例１ 使用した原料を次に示す。 Ｌ−ＰＰＳ：８５重量％ 出光マテリアル社製「出光ＰＰＳ ＬＩー４（商品
名）」密度１．３６ｇ／cm³、ＭＩ値＝１６４、ｍ．
ｐ．＝２８５℃ 導電性カーボンブラック：１５重量% 電気化学工業社製「デンカブラック（商品名） 粒状」
ＤＢＰ吸油量２５０ml／１００ｇ 上記組成物を、均一に混合した後、二軸押出機にて混練
してペレットを作製し、単軸押出機にて繊維を成形し
た。なお、ペレット作製時の押出温度は２５５〜３１０
℃であり、繊維作製時の押出温度は２８５〜３２５℃で
あった。得られた半導電性繊維は１２４２ｄ／５４ｆ
（ｄはデニール、ｆはフィラメント数を示す）であっ
た。これを８０℃、１時間セットし植毛糸を得た。前記
植毛糸を１．０mm長のカットパイルとし、導電性接着剤
を用いてＳＵＳ製シャフトに直接静電植毛した。図３に
示すローラ状起毛部材１を得、半導電性繊維に関して電
気抵抗値の測定をし、単糸の抵抗値のバラツキを算出し
表１にその結果を示す。単糸の抵抗値は標準偏差に見る
ようにバラツキが大変小さく安定している。帯電ブラシ
として大変好適な物であった。便宜上、抵抗値はΩで表
示しているが、次式ですぐにΩ・cmに換算できる。な
お、抵抗値は１２４２ｄ／５４ｆの繊維を図７のよう
に、導電性アルミテープ７に所定長さの半導電性繊維３
を保持して抵抗測定器（三菱油化製ハイレスタIP）を用
いて測定した。 体積抵抗値＝単糸抵抗値×デニール数／密度／９０００
００ 体積抵抗値：単位長さ当たりの抵抗値（Ω・cm） 単糸抵抗値：１ｆ当たりの抵抗値（Ω） 平均抵抗値：繊維の測定抵抗値（実施例では５４ｆのも
の）（Ω）

【００３１】表１

【００３２】更に、強伸度に付いての測定データを表２
に示す。

【００３３】表２

【００３４】実施例２ 上記実施例１と同様にして半導電性繊維を得た。得られ
た半導電性繊維の性能は前記表１、表２に示した通りで
あった。これを１２０撚／ｍの条件で撚糸した後、８０
℃、１時間熱セットして植毛糸を得た。同植毛糸を打ち
込み本数縦８本／インチ、横１１本／インチ、Ｖ型パイ
ルで打ち込み、パイル長が５ｍｍ、織り幅が１０mmとな
るように長尺のモケット織りを行い（ポリエステル基
布）、パイル先端をカットしていわゆるカットパイルを
作成した。植毛部分の幅は６mmであり、しかる後導電性
接着剤を用いて１０mm＊２４０mmのアルミ板（厚み１m
m）に接着し、図４に示すフラット状起毛部材２を得
た。帯電ブラシとして大変好適な物であった。

【００３５】比較例1 使用する原料の混合割合を、Ｌ−ＰＰＳ：９６．５重量
％、導電性カーボンブラック：３．５重量％とした以外
は実施例１と同様に半導電性繊維を形成した。得られた
半導電性繊維は非常に抵抗値が高く、帯電ブラシとして
テストをしたが導電性が付与できていなかった。

【００３６】比較例2 使用した原料の混合割合を、Ｌ−ＰＰＳ：７２重量％、
導電性カーボンブラック：２８重量％とした以外は実施
例１と同様に繊維を形成した。上記組成物を、均一に混
合した後、二軸押出機にて混練してペレットを作製する
までは可能であったが、単軸押出機にて成形する際、成
形性が非常に悪く、繊維強度も著しく低いために紡糸が
不可能となり、所望の繊維を得ることはできなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明の半導電性樹脂組成物は成形加工
性に優れるために、繊維状に形成しやすく、またそれを
用いた起毛部材は非常に安定した導電性を発現し、機械
的強度も優れているため複写機、プリンター等の画像形
成装置における転写ブラシ、帯電ブラシ、除電ブラシ、
クリーニングブラシ等に用いることができる。また、難
燃性等の特徴を生かし、従来の導電性繊維では対応しき
れなかったＯＡ機器などの電気、電子機器部品や精密部
品等の幅広い分野への応用が可能となり、その効果は格
別なものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｖ型パイルを概略的に示す説明用断面図

【図２】Ｗ型パイルを概略的に示す説明用断面図

【図３】半導電性繊維を用いたローラ状起毛部材の説明
図

【図４】半導電性繊維を用いたフラット状状起毛部材の
説明図

【図５】半導電性繊維を基布上に設けた起毛部材の断面
図

【図６】半導電性繊維を基体上に植毛した起毛部材の断
面図

【図７】半導電性繊維の抵抗値を測定する際の説明図

【表１】

【表２】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ５〜２５重量％の導電性カーボンブラッ
   クを含むリニア型熱可塑性ポリフェニレンサルファイド
   樹脂を主体とする半導電性樹脂組成物の繊維状物を起毛
   してなることを特徴とする半導電性起毛部材。
2. 【請求項２】 前記導電性カーボンブラックのＤＢＰ吸
   油量が５０〜３００ml／１００ｇである請求項１に記載
   の半導電性起毛部材。
3. 【請求項３】 前記リニア型熱可塑性ポリフェニレンサ
   ルファイド樹脂のＭＩ値が１０〜３００ｇ／１０分であ
   る請求項１に記載の半導電性起毛部材。
4. 【請求項４】 前記繊維状物の起毛は、カットパイル又
   は静電植毛により形成される請求項１に記載の半導電性
   起毛部材。