JP2008036106A - Brush and method of making it - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a brush and a manufacturing method thereof, and more particularly to a brush suitable for use at high temperatures and a manufacturing method thereof.
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。 In recent years, an apparatus in which a punch press processing apparatus and a laser processing apparatus are combined has been developed as a combined processing apparatus. A compound processing device as a punch press processing device is a device that makes a predetermined hole in a metal workpiece, and a compound processing device as a laser processing device applies a metal workpiece by a thermal energy such as a laser. It is a device that cuts into a shape. The composite processing apparatus supports and sequentially moves a metal workpiece on a support table, thereby performing continuous punch press processing and laser processing. On the support table, a nylon plate brush / roll brush having a heat resistant temperature of about 200 ° C. is attached, and the metal workpiece is moved thereon.
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。 When the composite processing apparatus functions as a punch press processing apparatus, the temperature of the punch press portion is about 80 ° C. Therefore, even when a support table having a nylon plate brush / roll brush attached to the punch press portion of the composite processing apparatus is used, no particular problem has occurred in terms of heat resistance.
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。 On the other hand, when the composite processing apparatus functions as a laser processing apparatus, the vicinity where the laser hits the metal workpiece is at a high temperature of about 800 to 1500 ° C. Sparks are scattered in the vicinity. Therefore, when this combined processing device is used as a laser processing device with a nylon plate brush / roll brush attached to the support table, the brush hair near the laser or spark hits the burn, melts, or wears down. there were. The burned or melted brush hairs are solidified into a single bar, and as the operation continues, the amount of wear increases and the substrate of the plate brush / roll brush is exposed.
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。
Conventionally, in spite of such problems, laser processing by a combined processing apparatus has been performed with the nylon resin plate brush and roll brush attached.
The reason is that only the brush hair near the laser and sparks is burned, melted, and worn away, and other parts of the brush hair did not have these problems. In addition, the state of the metal workpiece after laser processing was not significantly affected by the scorching, melting, and abrasion of the brush hair of the plate brush and roll brush.
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。 Furthermore, in order to replace the plate brush and roll brush, it is not possible to replace all of the set of plate brushes and roll brushes that are attached to the multi-processing machine, but only the set of all plate brushes and roll brushes. Could not be replaced. For this reason, plate brushes and roll brushes that can still be used have to be replaced, and there is a problem that the cost for replacement is very high. This is also the reason why nylon plate brushes and roll brushes were used.
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。
Therefore, in
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。
However, without changing the conventional board brush / roll brush substrate (see
Furthermore, there is a problem that the brush bristles are too soft and have no waist if only the bristles are changed to those made of carbon fiber.
Further, in
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。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the first object thereof is to burn, melt, and wear down the brush hair when the composite processing apparatus functions as a laser processing apparatus. An object of the present invention is to provide a brush having no heat resistance and a method for manufacturing the brush. The second object is to provide a brush capable of strengthening the bristles of the brush hair and preventing the brush hair from being cut off and the root of the brush hair coming off, and a method for manufacturing the brush.
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。
In order to solve the above problems, a brush according to the present invention is a brush in which brush hairs are planted on a brush substrate, wherein the brush hairs bundle at least one carbon fiber bundle, and the carbon fiber bundle. A nylon resin that adheres at least one of the carbon fibers constituting each other, a copper plating film that covers the carbon fiber bundle, and a nickel plating film that covers the carbon fiber bundle. is there.
In this case, it is desirable that the brush substrate is made of a fiber reinforced cement plate or a titanium aluminum alloy plate.
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。 In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a brush according to the present invention includes a twisting process of twisting a carbon fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are bundled together, and a carbon fiber bundle that has undergone the twisting process. A winding step of winding the second nylon yarn, and a plurality of carbon fiber bundles that have undergone the winding step are taken out and exposed to an environment of 200 ° C. or higher with a third nylon yarn interposed between them and twisted Obtained through a heat treatment step, a copper plating step of applying copper plating to the carbon fiber bundle having undergone the heat treatment step, a nickel plating step of applying nickel plating to the carbon fiber bundle having undergone the copper plating step, and the nickel plating step And a flocking process for flocking the carbon fiber bundle on the brush substrate.
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。
The brush according to the present invention includes a carbon fiber bundle, and a copper plating film and a nickel plating film that coat the carbon fiber bundle. Therefore, when the composite processing apparatus functions as a laser processing apparatus, the brush hair Has the effect of having heat resistance that does not burn, melt, or wear down. At this time, if the brush substrate is a fiber reinforced cement plate or a titanium aluminum alloy plate, there is an effect that the brush substrate can be surely avoided from being burnt, melted, or worn down.
The brush according to the present invention is obtained by adhering at least one of the carbon fibers constituting the carbon fiber bundle to each other with nylon resin, and further having a copper plating film and a nickel plating film on the carbon fiber bundle. There is an effect that the waist can be strengthened to prevent the brush hair from being cut and the brush root from coming off.
The method for manufacturing a brush according to the present invention has the same effect.
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is an external perspective view of the
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。
In the
Moreover, when the diameter of the flock hole 10 (refer FIG. 2) is 3.2 mm, the bristle which cut the
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。 The carbon fiber bundle 4 is composed of at least one carbon fiber bundle obtained by bundling a plurality of carbon fibers. The carbon fiber used here is not particularly limited and may be a commercially available one. The diameter and the number of carbon fibers constituting the carbon fiber bundle 4 are not particularly limited, but a carbon fiber bundle obtained by bundling 1000 to 6000 carbon fibers having a diameter of 0.001 to 0.030 mm is preferable. A carbon fiber bundle obtained by bundling 3000 007 mm carbon fibers is preferable.
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。
The
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。
The
The
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。
In addition, as shown in FIG.1 (c), the carbon fiber bundle 4 has the whole surface of each
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。
The material of the
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。
On the surface of the
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。
The
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。
Moreover, as for the flocking
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。
Next, the manufacturing method of the
The manufacturing method of the
(1) Twisting process A carbon fiber bundle obtained by bundling a plurality of carbon fibers is twisted together. For example, about 3000 carbon fibers having a diameter of 0.007 mm are bundled, and the carbon fiber bundle is twisted so that the carbon fiber bundle can be twisted 180 ± 10 times at almost equal intervals within a unit length of 1 m. The number of carbon fibers and the number of twists are not particularly limited. The carbon fiber bundle that has undergone the twisting process is referred to as “carbon fiber bundle A”.
（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。
(2) Winding step The first and second nylon yarns are wound around the carbon fiber bundle A. 6,6-nylon yarn can be used as the first nylon yarn, and 6,6-nylon yarn can be used as the second nylon yarn, but is not limited thereto. Between the unit length of 1 m of the carbon fiber bundle A, the first and second nylon yarns (two nylon yarns in total) are wound 600 ± 10 times at almost equal intervals. Let the carbon fiber bundle which passed through the winding process be "carbon fiber bundle B".
(3) Heat treatment step Two bundles of carbon fiber bundles B are taken out, a third nylon thread is sandwiched between them and twisted. 6,6-nylon yarn can be used as the third nylon yarn. Then, the twisted carbon fiber bundle B is placed in an atmosphere of about 200 ° C. for about 10 seconds. Thereby, the first to third nylon yarns (nylon resin) are melted and the carbon fibers constituting the carbon fiber bundle are bonded to each other. Thereby, the intensity | strength of a carbon fiber bundle is raised and a carbon fiber bundle stands out. The carbon fiber bundle that has undergone the heat treatment step is referred to as “carbon fiber bundle C”.
（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。
(4) Copper Plating Step A procedure for applying copper plating to the carbon fiber bundle C will be described with reference to FIG. In addition, each process performed with respect to the carbon fiber bundle C is the carbon fiber bundle C made into soft winding (referring to the method of winding to the extent that a plating solution enters easily. Or by injecting each treatment liquid onto the substrate.
(Pretreatment of copper plating process)
As pre-processing, the processes (i) to (vi) shown in FIG. 3 are performed. In the degreasing process of FIG. 1 (i), residual oil on the surface of the carbon fiber bundle C is removed. And the water washing process of the figure (ii) is performed.
In the catalyst application process of FIG. 3 (iii), the carbon fiber bundle C is immersed in a colloidal solution of Pd and Sn, and Pd and Sn are adsorbed on the surface of the carbon fiber bundle C. And the water washing process of the same figure (iv) is performed.
In the accelerator process of FIG. 5 (v), Sn is dissolved out of the adsorbed Pd and Sn, and only Pd is adsorbed. And the water washing process of the figure (vi) is performed.
（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。
(Main treatment of copper plating process)
When the above is completed, the copper plating process (vii-1) shown in FIG. 3 is performed as the main process (electroless copper plating). The procedure of this process is as follows.
(A) Adjustment of copper plating solution The copper plating solution is adjusted according to the following procedures (a) to (f).
(A) 3 grams of copper sulfate is dissolved in 300 cc of water (solution A).
(B) Dissolve 30 grams of potassium sodium tartrate in 300 cc of water (Liquid B).
(C) Mix liquid A and liquid B (liquid C)
(D) A solution obtained by dissolving 10 grams of caustic soda in 100 cc of water and a solution obtained by dissolving 0.1 gram of a stabilizer (for example, thiourea) in 100 cc of water are mixed (liquid D).
(E) C liquid and D liquid are mixed (E liquid).
(F) Dissolve 10 grams of formaldehyde (reducing agent) in E solution and add water to make a total of 1 liter (F solution: copper plating solution).
(B) Immersion in copper plating solution (F solution) Next, the carbon fiber C subjected to the pretreatment of (A) is immersed in an F solution at 30 ° C. for 30 minutes. Then, pure Cu (purity 95 wt% or more) is deposited on the surface of the carbon fiber C, and copper plating is completed. The carbon fiber bundle that has undergone the copper plating step is referred to as “carbon fiber bundle D”.
（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。
(5) Nickel plating step The procedure for applying nickel plating to the carbon fiber bundle D will be described with reference to FIG. In addition, each process performed with respect to the carbon fiber bundle D is performed by immersing the carbon fiber bundle D softly wound in a liquid-permeable winding tube in each treatment tank, or spraying each treatment liquid on this.
（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。
(Pretreatment of nickel plating process)
As pre-processing, processing (viii) and processing (iii) to (vi) shown in FIG. 3 are performed. First, since it is after copper plating, the water washing process of FIG.
In the catalyst application process in FIG. 3 (iii), the carbon fiber bundle D is immersed in a colloidal solution of Pd and Sn, and Pd and Sn are adsorbed on the surface of the carbon fiber bundle D. And the water washing process of the same figure (iv) is performed.
In the accelerator process of FIG. 5 (v), Sn is dissolved out of the adsorbed Pd and Sn, and only Pd is adsorbed. And the water washing process of the figure (vi) is performed.
（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。
(Nickel plating process)
When the above is completed, the nickel plating process (vii-2) shown in FIG. 3 is performed as the main process (electroless nickel plating). The procedure of this process is as follows.
(A) Adjustment of nickel plating solution The nickel plating solution is adjusted according to the following procedures (a) to (f).
(A) Dissolve 20 grams of nickel sulfate in 300 cc of water (liquid a).
(B) 40 grams of sodium citrate is dissolved in 300 cc of water (liquid b).
(C) Mix liquid a and liquid b (liquid c)
(D) Ammonia is added to the liquid c to adjust the pH to 9 (liquid d).
(E) Dissolve 15 grams of sodium hypophosphite in d solution (e solution).
(F) Water is added to the solution e to make 1 liter as a whole (solution f: nickel plating solution).
(B) Immersion in nickel plating solution (f solution) Next, the carbon fiber D that has been subjected to the pretreatment of (A) is immersed in an f solution at 30 ° C. for 30 minutes. Then, an alloy of Ni and P (Ni is 95 wt%, P is 5 wt%) is deposited on the surface of the carbon fiber D, and nickel plating is completed. The carbon fiber bundle that has undergone the nickel plating step is referred to as “carbon fiber bundle E”.
（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。
(6) Flocking
First, the bristles 2 (carbon fiber bundles E) are bundled in units of several tens by wire-like bundled
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。
Next, the brush which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 4 is an external perspective view of the
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。
Although the structure at the time of the
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。
The brush bristle
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。
Moreover, although the opening width of the
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。
Furthermore, the material of the bundled
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。
The
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。
Next, the manufacturing method of the
(1) Flocking process The
A predetermined number of the bristles 22 (carbon fiber bundle E) are bundled by a wire-
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。
The operation of the
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。 Using the materials shown in Table 6, plate brushes and brush substrates as test materials were prepared or prepared for the examples and comparative examples, and a heat resistance test was performed under the methods and conditions shown in the table. The heat resistance test is (1) fusing an iron plate (thickness 3.2 mm) at a high temperature, rubbing the iron plate after the fusing on the brush hair, and observing the state of the subsequent brush hair visually, or (2) The brush hair (or brush substrate) was directly irradiated with a burner, and the state of the subsequent brush hair (or brush substrate) was visually observed.
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。
From this, it was confirmed that the brush of the example using the carbon fiber bundle E as the bristle did not show any change in the bristle before and after the heat resistance test and showed good heat resistance. On the other hand, it was confirmed that the comparative plate brush using PPS as the bristle melted when the melted iron plate was rubbed.
In addition, it was confirmed that a super refractory paint applied to a fiber reinforced cement plate or a Ti—Al alloy plate is suitable as a brush substrate. However, the fiber reinforced cement plate used as the material for the brush substrate in Examples 1 to 6 is coated with a super heat-resistant paint, and when it is directly irradiated with a burner fire, it melts as shown in Comparative Example 2; It is necessary to avoid the usage that is irradiated.
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。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
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。
The brush according to the present invention can withstand use in an environment exposed to a temperature of 1500 ° C. and is suitable for use in a thermal processing apparatus that uses thermal energy. For example, a metal workpiece is cut into a predetermined shape. It can be used for a laser processing device to be processed or a composite processing device (a device in which a laser processing device and a punching processing device are combined) that cuts a metal workpiece into a predetermined shape and performs drilling. . The method for manufacturing a brush according to the present invention is suitable for manufacturing a brush that can withstand use in an environment exposed to a temperature of 1500 ° C.
Furthermore, the brush according to the present invention is not limited to use at high temperatures, but can be applied to any brush application such as a punching apparatus, a car wash, a cleaning brush, and a hair brush.
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 In the brush where the bristles are planted on the brush substrate,
The brush bristles are at least one carbon fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are bundled;
A nylon resin that adheres at least one of the carbon fibers constituting the carbon fiber bundle to each other;
A copper plating film covering the carbon fiber bundle;
A nickel plating film covering the carbon fiber bundle;
A brush characterized by comprising.
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。 A twisting process of twisting a carbon fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are bundled together;
A winding step of winding the first and second nylon yarns around the carbon fiber bundle that has undergone the twisting step;
A plurality of bundles of carbon fiber that have undergone the winding process, and a heat treatment process that exposes them to an environment of 200 ° C. or higher with a third nylon thread sandwiched between them; and
A copper plating step of applying copper plating to the carbon fiber bundle that has undergone the heat treatment step;
A nickel plating step of applying nickel plating to the carbon fiber bundle that has undergone the copper plating step;
A flocking step of flocking a carbon fiber bundle obtained through the nickel plating step on a brush substrate;
A method for manufacturing a brush, comprising:
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