JPS6342791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は優れた耐フイブリル化性を有する除電
ブラシ用アクリル系導電性繊維に係り、さらに詳
しくは、光導電現象による電子複写機類において
可視画像形成後のトナーを拭除するブラシ類や
紙、フイルムなどのシート類の除電ブラシ類、ま
たは制電性作業服、制電布などの制電性布帛製品
に使用される除電ブラシ類など使用時に表面繊維
が常時摩擦される除電ブラシ用繊維として有用な
アクリル系導電性繊維に関する。 （従来の技術） 従来、光導電現象による電子複写機として広く
使用されている潜像を光導電体のマスタ上に形成
して現像した後、その像を静電的に普通の紙に転
写する、すなわち静電気を利用した静電印刷法に
おいては、潜像をトナーで現像して転写する際
に、トナーに電荷を与えるために可視像を紙に転
写した後、感光マスタ上にまたは画像部に生じた
帯電電荷によつて不必要なトナーが残留する。鮮
明な画像を得るためにはこの帯電電荷を除電して
残留トナーを拭除する必要があつた。また、印刷
中の紙やフイルムの製造工程においては、工程の
障害になる静電気の帯電電荷を有効に除去する必
要がある。 従来、このような複写機類のトナー拭除や紙お
よびフイルムの静電気除去には、動物の毛、レー
ヨンなどの各種繊維を立毛させたブラシやゴムブ
レードなどが使用されてきたが、トナー拭除およ
び静電気除去効果が不充分で、かつその耐久性に
欠け、また使用中に画像や製品表面が損傷され易
いという問題があつた。 このような問題を解消する目的で、たとえばフ
ツソ系繊維、金属繊維、炭素繊維およびその他の
導電性繊維をフラシの立毛とする試みが提案され
たが、これらの繊維には次のような欠点がある。 まず、フツソ系繊維は、摩擦抵抗は小さいもの
の、静電気による上記障害防止には実用上の効果
がないし、金属繊維は静電気障害防止効果はある
が、機械的変形に対する回復力がなく、かつ剛直
で画像部に損傷を与える致命的欠点がある。そし
て炭素繊維は制電性能には優れているが、折れ易
く、金属繊維ほどではないとしても画像を傷つけ
る欠点がある。さらに従来の導電性繊維は、柔軟
であり、画像を損傷することはなく、また静電気
除去効果も良好であるが、この従来の導電性繊維
をブラシの立毛としてして使用すると、接触対象
物との繰り返し摩擦・摩耗または帯電電荷を繰り
返し放電することによつて繊維の先端部が微細に
割れて、いわゆるフイブリル化し、ついには脱落
し、トナーづまりを生じて拭除作用を失うという
欠点を有していた。 すなわち、従来の導電部と非導電部が相互に接
着した複合型の導電性繊維の横断面形状の典型的
例を第１図Ａ，ＢおよびＣに示す。図において斜
線部が導電部である。 本発明者らが、この先端部がフイブリル化した
従来の導電性繊維を顕微鏡で観察ところでは、い
ずれも例外なく導電部と非導電部とがその界面で
剥離しているのが認められ、該複合型導電性繊維
を構成する導電部と非導電部との接着は、除電ブ
ラシの立毛としての摩擦・摩耗に耐えるほどの接
着力または剥離抵抗力を有していないことが判明
した。そして注目すべきことは、この導電性繊維
の先端が一旦僅かでも剥離すると、その剥離が繊
維軸方向に連続成長していき、該繊維のフイブリ
ル化を一層助長することである。 すなわちこれらの従来の導電性繊維の場合は、
その繊維構造上フイブリル化を避けられず、除電
ブラシの立毛としての実用性能を十分満足しない
のである。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、トナー除去用または静電気除
去用ブラシの立毛に要求される制電性のほかに、
表面に露出した該立毛に要求される耐放電劣化
性、耐摩耗性（耐フイブリル化性）、柔軟性およ
び変形に対する回復性などの多くの特性に優れた
除電ブラシ用アクリル系導電性繊維を提供するに
ある。 （問題点を解決するための手段） このような本発明の目的は、前記特許請求の範
囲に記載した発明、すなわち アクリロニトリル（以下、ANと略す）系重合
体を繊維形成性重合体成分とし、カーボンブラツ
クを含有するポリアルキレングリコール系重合体
を制電性重合体成分とし、該制電性重合体成分が
繊維形成性重合体中にフイブリル状に、かつ網目
構造状に分散配置されたアクリル系導電性繊維に
おいて、該制電性重合体成分と繊維形成性重合体
成分とがポリアルキレングリコールとANとの共
重合体からなる第３成分重合体によつて接合され
てなる除電ブラシ用アクリル系導電性繊維によつ
て達成することができる。 すなわち本発明は、導電部を構成する制電性重
合体としてカーボンブラツクを含有するポリアル
キレングリコール系重合体を使用し、この制電性
重合体成分を非導電部を構成する繊維形成性重合
体成分のAN系重合体中に繊維軸方向に沿つて分
散、配向させて微細なフイブリル状の網目構造を
形成させ、かつ該導電部と非導電部とを第３成分
重合体のポリアルキレングリコールとANとの共
重合体によつて接合することによつてフイブリル
化を防止した点に特徴を有する。 換言すれば、本発明の前記非導電部の繊維形成
性重合体がAN系重合体、導電部の制電性重合体
がカーボンブラツクを含有するポリアルキレング
リコール系重合体という特定の重合体からなるア
クリル系導電性繊維において、その優れた導電性
を保有しながら、その除電ブラシ用繊維としての
実用上の最大の欠点である除電対象物との接触に
機因するフイブリル化および除電に伴う放電劣化
を有効に防止するためには、前記ポリアルキレン
グリコールとANとの共重合体を第３成分として
使用することによりはじめて可能になるのであ
る。 第２図および第３図はそれぞれ本発明のアクリ
ル系導電性繊維の１態様を示す概略横断面図およ
び概略縦断面図であり、図において１は導電部、
２は非導電部、３は該導電部１と非導電部２とを
接合する第３成分重合体層を示す。また、第３図
の繊維軸方向の断面から判るように、フイブリル
化し、連続化した導電部１が非導電部２中に網目
構造を形成し、該導電部１と非導電部２との界面
には、第３成分重合体が介在して、両者の界面凝
集力を分散させ、両者の剥離応力を分散させる役
割を果している。 本発明のアクリル系導電性繊維を構成する繊維
形成性重合体のAN系重合体としては、公知のア
クリル系繊維の製造に使用されるAN系ポリマで
あればよく、特に限定されるものではない。 また、制電性成分重合体のポリアルキレングリ
コール系重合体としては、ポリエチレングリコー
ルやポリプロピレングリコールなどのポリアルキ
レングリコール系重合体、ポリアルキレングリコ
ール系重合体とポリエステルとのブロツクポリエ
ーテルポリエステル共重合体、ポリアルキレング
リコール系重合体とポリアミドとのブロツクポリ
エーテルポリアミド共重合体およびこれらの共重
合体にANをグラフト共重合したポリマなどを挙
げることができ、これらの重合体は少なくとも２
種以上を併用してもよい。これらの制電性成分重
合体の中で好ましくはANをグラフト共重合した
変成ブロツクポリエーテルポリエステル共重合
体、特に60〜95重量％のポリアルキレングリコー
ルと５〜40重量ポリエステルとのブロツクポリマ
に対して、ANを５〜60重量％グラフト共重合し
たものがよい。 繊維形成性重合体成分と制電性重合体成分との
配合比率は、両者の混合重量当り制電性重合体成
分を２〜30重量％、好ましくは５〜25％の範囲内
がよい。２％よりも少なくなると、得られる繊維
の制電性が十分ではないし、30％を越えると、得
られる繊維の柔軟性の低下が大きいために好まし
くない。 また、制電性重合体成分に対するカーボンブラ
ツクの配合割合は、15〜100重量％、好ましくは
20〜60％の範囲内がよい。 そして該繊維形成性重合体成分と制電性重合体
成分との界面を接合する第３成分重合体として
は、該繊維形成性重合体成分と制電性重合体成分
の中間的ポリマ組成を有する重合体、すなわちポ
リアルキレングリコールとANとの共重合体であ
ることが必要であり、このような共重合体を第３
成分重合体として使用することによつて、繊維形
成性重合体成分と制電性重合体成分との両者の接
合を強固にし、導電性繊維の制電性を維持しつ
つ、本発明の目的とする耐フイブリル化性および
放電劣化性などの欠点を大巾に改良することが可
能になるのである。 ここでポリアルキレングリコールとANとの共
重合体としては、前述したポリエチレングリコー
ルやポリプロピレングリコールまたはポリエチレ
ンポリプロピレングリコール共重合体などとAN
とのランダム共重合体、ブロツク共重合体および
グラフト共重合体などを例示することができ、共
重合組成はポリアルキレングリコールとANとの
ほぼ中間的性質を有するように、かつその溶解度
係数を考慮して設計するのがよい。より具体的に
は、繊維形成性重合体成分と制電性重合体成分の
それぞれのそせいの重量平均組成から求めた主成
分比率の±30％の範囲内、好ましくは±20％の範
囲内にするのがよく、30％を越えると制電性重合
体成分の導電性が得られる繊維に十分反映されな
くなるので好ましくない。 第３成分重合体の配合割合としては、繊維形成
性重合体成分と制電性重合体成分両者の重量和当
り５〜50重量％が好ましい。５％よりも少なくな
ると、得られる繊維の導電性成分と非導電性成分
成分との界面凝集力が低下し、耐フイブリル化性
能の向上効果が十分でないし、50％を越えると、
制電性重合体成分の導電性が得られる繊維に十分
反映されなくなるので好ましくない。 このような本発明のアクリル系導電性繊維の製
造法としては、繊維形成性重合体成分のAN系重
合体に、制電性重合体成分のカーボンブラツクを
含有するポリアルキレングリコール系重合体およ
び第３成分重合体のポリアルキレングリコールと
ANとの共重合体を混合し、この重合体混合物を
紡糸する混合紡糸方法を適用することによつて製
造され、詳しくは特開昭52−103525号公報に記載
されている紡糸手段を採用することによつて製造
することができる。 次に該導電性繊維でブラシ立毛を構成する場合
の実用方法について述べる。 ブラシ立毛を構成する導電性繊維は制電的観点
からは、該導電性繊維を100％で構成するのが好
ましいが、かならずしもこれに限定されるもので
はなく、適用する装置の種類あるいは電気的特性
または力学的特性に応じて非導電性繊維と混合す
ることが可能である。例えば、特別に拭除力を必
要とする場合は非導電性繊維の混合率を増加させ
ると拭除力は比例して向上するが制電性能は反比
例して低下するので、その互いの混合率は要求さ
れる特性で決まると考えてよい。 すなわち、制電性能が維持できる範囲で非導電
性繊維の混合率を選択して設計するのが好まし
い。その範囲は導電性繊維が40％以上、好ましく
は60％以上含まれることが必要である。ブラシ立
毛に含まれる導電性繊維が40％を下回ると目的と
する制電効果が得られないため、トナー拭除ブラ
シにおいては不必要な電荷によつてトナー離れの
悪化を招いて残留トナー量が増加し、鮮明な画像
を得ることが困難になる。また、紙あるいはフイ
ルム等のシート状物の帯電電荷除電においては、
残留電荷の量が多くなつて静電気障害の減少を認
められなくなる。非導電性繊維の種類は何であつ
てもよいが、接触対象物を損傷しないように、例
えば繊度を細くしたり、柔軟性のある繊維、摩擦
係数が小さい繊維等を選択して設計する必要があ
る。 かつ、その組成比率は繊維形成性重合体主成分
に対して、第三の重合体を構成する制電性重合体
主成分の比率が制電性重合体組成および繊維形成
性重合体組成の重量平均組成より求めた主成分比
率の±30％の範囲内にあることが望ましい。 本発明の導電性繊維は上述のごとく構成されて
いるのでブラシ立毛とした場合でも先端は容易に
フイブリル化することがないため、トナー拭除ブ
ラシにおいては画像部との摩擦あるいは放電劣化
等に対し、大幅な耐久性の向上があり鮮明な画像
を持続して得ることができ、また導電性繊維でブ
ラシ立毛を構成できるようにしたため、金属繊維
のように画像部を損傷することがないことはいう
までもなく、除電ブラシにおいては、帯電物に接
触させてもフイブリル化を生じないことと、接触
対象物を損傷させることがなく、静電気による障
害を防止できる。 本発明の導電性繊維は上述のごとく拭除ブラシ
や除電ブラシの立毛に使用した場合、特に大きな
メリツトを発揮するものであるが、勿論制電性作
業服や制電布等の制電性織物類あるいは搬送用制
電性ベルトや制電性ロープ等の産業用制電資材に
も有効に使用できることは云うまでもない。 以下実施例、比較例及び比較実施例により本発
明を詳細に説明するが、以下の説明で耐フイブリ
ル化の程度を示す抗フロステイング性（フロステ
イング発生時間）とは次の方法で測定したもので
ある。 抗フロステイング性（フロステイング発生時
間）：サンプルを10万Ｄに引き揃えてタバコ状の
サンプルを作成し、毛羽先端の長さを２mm、全長
20mm、直径５mmとし、ARTピルテスターで200ｇ
の荷重下で回転テーブル（回転速度100rpm）上
に設けたサランメツシユと摩擦させ、単繊維の先
端からフイブリル化を生じ始めるまでに要する時
間を実体顕微鏡により観察し、これをフロステイ
ング発生時間として表す。すなわち、フロステイ
ングを発生し始めるまでに要する摩擦時間を抗フ
ロステイング性の評価尺度としたもので、この時
間が長いほどフイブリル化しにくいことを示す。 実施例 １ 第１表に示す各種導電性繊維（単糸デニール
2.5d）を作成し、耐フイブリル化の程度（抗フロ
ステイング性）を調べた。 アクリロニトリル系重合体（以下ANという）
A₁はAN／アクリル酸メチル／アリルスルホン酸
ソーダ（93.6／6.0／0.4）モル％のジメチルスル
ホキシド溶液重合によつて作成した。 制電性重合体B₁はポリエチレンアジペートと
ポリエチレングリコール（分子量4000）を（20／
80）wt％となるように作成したブロツクポリエ
ーテルエステルに、更にANをグラフト重合して
製造した。ANとブロツクポリエーテルエステル
の組成比は（30／70）wt％とし、ジメチルスル
ホキシド中で過硫酸アンモニウムを触媒としてグ
ラフト重合した。 一方、第三の重合体としてブロツクポリエーテ
ルエステルにビニルモノマを共重合して、重合体
C₁，C₂をおのおの作成した。重合体C₁はビニル
モノマとしてANを使用し、ANとブロツクポリ
エーテルエステルの組成比は（65／35）wt％と
した。重合体C₂のビニルモノマとしてはスチレ
ンを使用し、スチレンとブロツクポリエーテルエ
ステルの組成比は（65／35）wt％とした。 制電性重合体B₁のジメチルスルホキシド溶液
にカーボンブラツクを添加混合して、導電性重合
体溶液を調整し、これとAN系重合体A₁を混合紡
糸して導電性繊維F₁を得た。導電性繊維F₁中の
カーボンブラツク添加量は6wt％で電気比抵抗は
７×10³Ω・cmであつた。 制電性重合体B₁、カーボンブラツク、第三の
重合体C₁をAN系重合体A₁に混合紡糸して導電性
繊維F₂を作成した。第三の重合体C₁の添加量は
5wt％、カーボンブラツク添加量は6wt％で電気
比抵抗は５×10³Ω・cmであつた。同様に、制電
性重合体B₁、カーボンブラツクに第三の重合体
C₂を添加し、AN系重合体と混合紡糸して導電性
繊維F₃を作成した。導電性繊維F₃の電気比抵抗
は６×10³Ω・cmであつた。 一方、繊維形成性重合体として、66ナイロンを
用いて導電性重合体と偏芯複合させた導電性繊維
F₄を作成した。導電性重合体はカーボンブラツ
ク25重量％を含有する610ナイロンで芯成分比率
は10wt％とした。導電性繊維F₄の電気比抵抗は
２×10⁴Ω・cmであつた。 これら４種類の導電性繊維についてそれぞれ抗
フロステイング性を評価し、結果を第１表に示し
た。 この実験結果から第三の重合体として、繊維形
成性重合体と制電性重合体の中間的組成を有する
重合体を添加した導電性繊維F₂がフイブリル化
しにくいことがわかる。第三の重合体として繊維
形成性重合体と親和性のない重合体を添加しても
抗フロステイング性の向上は認められない。 これら導電性繊維の性能を確認するため、パイ
ル長10mmの編物を編み、直径60mmの金属円筒にま
きつけ円形ブラシとした。比較のためセルロース
アセテート繊維F₅も加えて複写テストを行なつ
た結果を第２表に示した。5000枚複写を行ない汚
れを比較すると本発明の導電性繊維F₂を用いた
ブラシが特に優れた性能を示すことが明らかであ
る。これらのブラシを観察したところ導電性繊維
F₂以外の導電性繊維にはフイブリル化が認めら
れ、フイブリル間にトナーが混入し複写汚れの原
因となつていることが確認されるとともに、拭除
作用が低下したことがわかる。

【表】

【表】 実施例 ２ メトキシポリエチレングリコールメタアクリレ
ート／AN（50／50）wt％よりなる制電性重合体
B₂をジメチルスルホキシドの溶液重合によつて
作成した。 一方、これとは別に第三の重合体C₃，C₄，C₅
を重合した。 重合体C₃はメトキシポリエチレングリコール
メタアクリレートとANの共重合体、重合体C₄は
メトキシポリエチレングリコールメタアクリレー
トとアクリル酸メチルの共重合体、重合体C₅は
メトキシポリエチレングリコールメタアクリレー
トとグリシジルメタアクリレートの共重合体であ
り、組成比はいずれも（25／75）wt％とした。 実施例１と同様にして、実施例１で得られた
AN系重合体A₁、制電性重合体B₂、カーボンブ
ラツク、第三の重合体C₃，C₄，C₅をおのおの混
合紡糸して、第３表に示すような導電性繊維（単
糸デニール2.5d）F₆，F₇，F₈，F₉を作成し、抗
フロステイング性の評価し、その結果を示した。 第三の重合体として、繊維形成性重合体A₁と
制電性重合体B₂の中間的組成を有する重合体C₃
を添加した本発明の導電性繊維F₇が特に優れた
抗フロステイング性を有することがわかる。 導電性繊維F₇の電気比抵抗は、１×10⁴Ω・cm
と良好であつた。実施例１と同様にしてブラシを
作成して複写テストを行なつたところ、5000枚複
写後もほとんど汚れが認められず、従来品に比較
して優れた性能を有することが確認できた。

【表】

【表】 実施例 ３ 実施例１で作成した本発明の導電性繊維（単糸
デニール2.5d）F₂，F₄、比較例として市販の金属
繊維（直径25μ）および炭素繊維（単糸デニール
1d）を用いて長さ１ｍ、立毛長20mm、密度２
ｇ／ｍになるように除電ブラシを製作し、除電ブ
ラシの前後25cmに集電式電位測定器（春日電機(株)
製KS−325型）を設置して、速度10ｍ／分でラン
ニング中のポリエステルフイルム（厚さ70μ、巾
１ｍ）の帯電電圧を測定した結果を第４表に示し
た。耐フイブリル化の判定は積算して100時間ラ
ンニング後、実体顕微鏡による観察を行なつた。 この実用テストの結果からわかるように、第三
の重合体として、繊維形成性重合体と制電性重合
体の中間的組成を有する重合体を添加した導電性
繊維F₂はフイルムまでの距離が０、すなわち接
触させた場合においても立毛はフイブリル化しな
かつた。ナイロン系の複合導電性繊維F₄はフイ
ブリル化し、先端が白くなつた部分も認められ
た。炭素繊維は折れて先端が短かくなつた部分が
認められたり、金属繊維は立毛先端がやや広がつ
て、変形に対する回復性に劣ることを示した。 一方、除電効果は、いずれのサンプルもブラシ
とフイルムが非接触であれば問題はないが、本発
明以外の立毛で構成したサンプルは長時間接触さ
せると時間とともに除電性能がわずかに低下して
くることがわかる。

【表】 実施例 ４ 実施例１で作成した本発明の導電性繊維（単糸
デニール2.5d）F₂をポリエステルフイラメント
（単糸デニール2.0d）中に混合し、実施例３と同
様にして、長さ１ｍ、立毛長20mm、密度２ｇ／
ｍ、導電性繊維の混合比率（重量パーセント）が
10％、30％、40％、50％、70％、100％の除電ブ
ラシを製作した。このブラシを実施例３に述べ
た、速度10ｍ／分でランニング中のポリエステル
フイルムに接し、一端をアースして集電式電位測
定器（春日電機(株)製KS−325型）を用いて帯電電
圧を測定した。 その結果は第４図に示すように混合率40％付近
で、もとの帯電電圧の約半分以下になりその値は
2.2kVと低電位であり、さらに1kV以下にするに
は60％以上の導電性繊維が含まれることが必要で
あることがわかる。 また、耐フイブリル化の判定を行なつた結果、
50時間連続してもフイブリル化についても問題は
なかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の基本的な複合型導電性繊維の横
断面図、第２図は第三の重合体を適用した、本発
明に用いる導電性繊維を説明する概略横断面図、
第３図は導電部の微細なフイブリルが非導電部中
に網目構造を形成した、本発明導電性繊維の縦断
面図、第４図は導電性繊維の混合比率と帯電電圧
との関係を示す図である。 １：導電部、２：非導電部、３：第三の重合
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アクリロニトリル系重合体を繊維形成性重合
   体成分とし、カーボンブラツクを含有するポリア
   ルキレングリコール系重合体を制電性重合体成分
   とし、該制電性重合体成分が繊維形成性重合体中
   にフイブリル状に、かつ網目構造状に分散配置さ
   れたアクリル系導電性繊維において、該制電性重
   合体成分と繊維形成性重合体成分とがポリアルキ
   レングリコールとアクリロニトリルとの共重合体
   からなる第３成分重合体によつて接合されてなる
   除電ブラシ用アクリル系導電性繊維。