JP4042585B2 - ポリアミドマルチフィラメントおよびそれからなるブラシ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電性を有するポリアミドマルチフィラメントに関するものであり、特に長さ方向の繊度ムラである節を作らないことにより画像品質の向上によるものである。更に、前記ポリアミドマルチフィラメントを電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いた帯電ブラシ、クリーナーブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電性カーボン微粒子を含有するマルチフィラメントはセルロース系繊維やビニロン導電糸が用いられている。
【０００３】
セルロース系繊維は、湿度変化の影響を少なくするために、例えば特許文献１に記載されている通り難燃化処置を行い、低湿度（温度２０℃、湿度１５％ＲＨ）での比抵抗値および、高湿度（温度２０℃、湿度６５％ＲＨ）での比抵抗値のバラツキの比を１０3Ωcm程度としているが、さらなる複写時の温湿度変化のよる画像品質のバラツキを少なくするため導電糸の低湿度および高湿度の比抵抗の比を小さくすることが望まれている。
【０００４】
また、セルロース系繊維は、温湿度変化が大きい環境で長時間使用しても安定した電気抵抗値を示すために、例えば特許文献２に記載されている通り熱水膨潤処理を行い、糸長方向の電気抵抗のバラツキの標準偏差を０．３以下にしているが、セルロース系繊維は、湿式紡糸のため部分的な繊度斑が発生しやすく、印字において感光体への帯電斑が発生するため、画質の画像品位を得ることが困難であった。
【０００５】
また、ビニロン導電糸では、例えば特許文献３に記載されている通り、単糸繊度が４〜５デシテックス程度であり、製織したときの導電糸のパイル密度が約３万本／ｉｎｃｈ2程度となりさらなる画像品質を高画質化するために製織したときの高パイル密度化が望まれている。また、ビニロン導電糸は、湿式紡糸のため部分的な繊度斑が発生しやすく、印字において感光体への帯電斑が発生するため、画質の画像品位を得ることが困難であった。
【０００６】
また、高パイル密度化の方法として、単糸繊度の細繊度化が好ましく、溶融紡糸により細繊度化する方法が知られている。溶融紡糸にはポリエステルやポリアミドが知られているが、ポリエステルを導電ブラシとした場合、ポリエステルの曲げ応力が高いため、長期使用すると接触する感光体に傷が入るという問題がある。
【０００７】
一方ポリアミドでは非特許文献１に記載されているように、ポリアミド樹脂繊維中に導電性カーボン粉末を分散させた導電糸を用いる方法が知られている。
【０００８】
導電性カーボン粉末は、非特許文献２に記載されているようにストラクチャーにより導電性を得ているが、特に二次ストラクチャーの結合強度が弱いため、溶融時にストラクチャーが破壊され、比抵抗が安定せずに導電ブラシとした場合、画像品質が低下するという問題があった。さらに溶融紡糸においては、破壊されたストラクチャーが口金孔周辺に析出し、特にポリアミドの場合、溶融時に生成するモノマーやオリゴマーと共に口金孔周辺でブリードアウトし口金孔周辺に異物を形成し、糸切れが極めて多く問題となっていた。また、口金孔周辺に付着したモノマーやオリゴマーと共にブリードアウトした導電性カーボンによる異物により、紡糸時に単糸がドリップすることにより節が発生し、帯電ブラシやクリーナーブラシとした場合に、電子が節に集中するため、画像品質が低下する問題があった。このため、例えば特許文献４に記載されている通り、成形装置の口金汚染低減を目的に、ポリアミドのアミノ末端基やカルボキシル末端基量を極端に低く制限し、かつ低分子量成分の含有量を規制する方法が提案されているが、この方法ではモノアミン、モノカルボン酸などの末端封鎖剤を多く添加する必要があり、この場合、成形加工に必要な重合度のポリアミドを得るためには重合に長時間要したり減圧重合など特殊な重合が必要となり、熱分解反応による品質劣化の可能性、また、工業的規模の生産においては経済的観点で抜本的な解決策が求められていた。
【０００９】
また、溶融紡糸時や製膜時や成型時における環状モノマー生成量を少なくするために、例えば特許文献５に記載されている通りポリアミドとアルカリ土類金属化合物、特に水酸化マグネシウムと酸化マグネシウムとの混晶からなり、0.01Torr以下、250℃溶融時の環状モノマー量が規定以下のポリアミド組成物（特開平１０−２５９３０６号公報）が提案されているが、通常使用圧力でのモノマーにオリゴマーをも含めた低重合物量について記載が無く、特に導電性カーボンを含有するポリアミドにおいては前記問題を解決することに関する記載は皆無である。また、水酸化マグネシウムと酸化マグネシウムとの混晶配合量が多く紡糸時の濾圧上昇などの問題がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１６０４２７号公報（［００５５］段落）
【特許文献２】
特開２０００−３５５８２３号公報（［００２９］〜［００３２］段落）
【特許文献３】
特開２００１−３０３３６３号公報（［００２１］段落）
【特許文献４】
特開平８−２３１７１１号公報（［０００５］段落）
【特許文献５】
特開平１０−２５９３０６号公報（［０００７］段落）
【非特許文献１】
”続 電子写真技術の基礎”：株式会社 コロナ社 1996（２５７頁１８〜２２段落）
【非特許文献２】
”導電性フィラーの開発と応用”：株式会社 技術情報協会 1994（７８頁１６〜１８段落）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では導電性カーボンを含むポリアミドマルチフィラメントについて、節を作ることなく安定に製造することにより、帯電ブラシ、クリーナーブラシを用いた時に均一かつ高密度な帯電付与およびクリーナーを可能とし、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等の高画質を達成することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のポリアミドマルチフィラメントは主として次の構成を有する。すなわち、
（１）導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、前記ポリアミドマルチフィラメント１ｋｇ中８〜２５ミリモルのマグネシウムを含有し、かつ、比抵抗値が１０3〜１０8Ωcmであることを特徴することを特徴とするポリアミドマルチフィラメント。
【００１３】
（２）導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、ウスター斑が１．５％以下であることを特徴とする請求項１記載のポリアミドマルチフィラメント。
【００１４】
（３）導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、前記導電性カーボンの含有量が、１０〜４０重量％であることを特徴とする、請求項１または２記載のポリアミドマルチフィラメント。
【００１５】
（４） 導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、単糸繊度が０．５〜４デシテックスであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のポリアミドマルチフィラメント。
【００１６】
（５） 請求項１〜４のいずれか記載のポリアミドマルチフィラメントを用いてなることを特徴とする電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を構成するポリアミドは、いわゆる炭化水素基が主鎖にアミド結合を介して連結された高分子量体であって、特にナイロン６、ナイロン６６が好ましい。
【００１８】
ここで用いる導電性カーボンは、例えばアセチレンブラック等、導電性を有する粉末体であれば特に制限はないが、粒子が大きいと、紡糸時の濾過圧上昇の抑制や、紡糸時の糸切れ、繊維の強度の向上を考慮すると、２０μm以下のものを用いることが好ましい。また、大日本インキ化学工業製の導電性カーボン粒子分散ナイロンペレット”CARBOREX NYRON YT-01”のように、すでに顔料メーカーで分散調合ナイロンペレット中の導電性カーボン粒子を用いても良い。
【００１９】
ポリアミドマルチフィラメント内の導電性カーボンを含有せしめる方法としては、ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融する方法、ポリアミドペレットへ高濃度の導電性カーボンを含有するマスタペレットをブレンドし溶融する方法、溶融状態のポリアミドへ導電性カーボンを添加し混練する方法、溶融状態のポリアミドへ溶融状態の高濃度の導電性カーボンを含有するポリアミドを混練する方法などが挙げられる。
【００２０】
本発明のポリアミドマルチフィラメントは、ポリアミドマルチフィラメント１ｋｇに対して８〜２５ミリモルのマグネシウムを含有することが必要である。このマグネシウムは陽イオン状態あるいは塩として存在する。マグネシウムがポリアミド組成物１ｋｇに対して８ミリモル未満では、例えば、溶融により繊維を製造する時におけるモノマー、オリゴマーの再生を充分抑制することができず、これらモノマ、オリゴマおよびポリアミドよりブリードアウトした導電性カーボンによる成形口金孔周辺汚れによる節の発生および糸切れが多く発生し操業性が不調となる。また、２５ミリモルより多量であっても、効果は同程度であり経済的観点から好ましくないばかりでなく、特に導電性カーボンを含む場合、ポリアミド中の不溶解異物として残存したマグネシウムが導電性カーボンと相まって異物除去のため設置したフィルターでの濾過圧力上昇、成形品物性低下などの問題を引き起こす。
【００２１】
ポリアミドマルチフィラメント内のマグネシウム成分を含有せしめる方法としては、ポリアミドペレットへマグネシウム化合物をブレンドし溶融する方法、ポリアミドペレットへ高濃度のマグネシウムを含有するマスタペレットをブレンドし溶融する方法、溶融状態のポリアミドへマグネシウム化合物を添加し混練する方法、ポリアミドの重合前あるいは重合中の段階で原料あるいは反応系へマグネシウム化合物を添加する方法などが挙げられるが、両者が均一に混ざればいかなる方法でも良い。
【００２２】
マグネシウム化合物としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなど、およびこれらの混合物が挙げられるが、酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを用いることが好ましい。
【００２３】
本発明のポリアミドマルチフィラメント中の導電性カーボンの含有量は１０〜４０重量％、好ましくは１５〜３５％である。導電性カーボンの含有量が１０％未満であると、ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値が低下し、印刷した時に印字が出来ないという問題が発生する。また、導電性カーボンの含有量が４０％を超えるとポリアミドマルチフィラメントの強度が低下し、操業性が不調となる。
【００２４】
本発明のポリアミド組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において種々の添加剤を含んでも良い。この添加剤を例示すれば、マンガン化合物などの安定剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、導電性付与剤、繊維状強化剤などである。
【００２５】
本発明のポリアミドマルチフィラメントのウスター斑は１．５％以下であることが好ましい。ウースター斑が１．５％を超えると、ブラシとした時に、部分的に繊度の太い部分と細い部分の電気抵抗が異なり、感光へのに帯電において電荷斑が発生し、画像品質が低下する問題が発生する。
【００２６】
本発明のポリアミドマルチフィラメントの単糸繊度は０．５〜８デシテックスであることが好ましく、０．５〜４デシテックスであることがより好ましい。単糸繊度が０．５デシテックス未満の場合は、紡糸したときの糸切れが多く、製糸性が悪化する。単糸繊度が８デシテックスを超えると、製織したときの導電糸のパイル密度が小さくなり、複写したときの画質が低くなる。さらにフルカラーや高画質用途の複写機は、感光体上に帯電させる電荷を高密度に付与する必要があり、導電ブラシのパイル密度を上げるために、単糸繊度を小さくすることが有効である。このような観点から、単糸繊度４デシテックス以下であることがより好ましい。
【００２７】
本発明のポリアミド導電糸の比抵抗値が（温度２０℃、湿度３０％ＲＨ）１０3〜１０8Ωcmであることが好ましく、１０3〜１０7Ωcmがより好ましい。比抵抗値が１０3Ωcm未満では、導電ブラシとし電圧を掛けた時、電子が隣り合う導電糸に移動し、印刷が出来ないという問題が発生する。比抵抗値が１０8Ωcmを超えると、電圧を掛けても繊維中を電子が移動出来ずに複写が出来ないという問題が発生するからである。
【００２８】
電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシとは、非接触コロナ放電にかわって感光体に接触帯電させる印加ブラシや、感光体上に残存した電荷およびトナーを除去するクリーニングブラシである。いずれも円柱の金属棒に導電性能を有する繊維からなるパイル織物をバイアスに巻き付けるか、単に板にパイル織物を張り付けてブラシ状に仕立てて出来る。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。評価方法は、以下の通りである。
【００３０】
Ａ．比抵抗値
超絶縁抵抗計（川口電気製 TERAOHMMETER R-503）を用いて試長１０ｃｍ間に１００（Ｖ）の電圧を掛け、温度２０℃、湿度３０％ＲＨの条件下での電気抵抗値（Ω／ｃｍ）を測定し、下式（１）から算出した。
ＲＳ＝Ｒ×Ｄ／（１０×Ｌ×ＳＧ）×１０-5 （１）
ＲＳ：比抵抗（Ωcm）
Ｒ：電気抵抗値（Ω）
Ｄ：１００００ｍ当たりの糸重量
Ｌ：試長（ｃｍ）
ＳＧ：糸密度（ｇ／ｃｍ3）
Ｂ．ウスター斑
ウスター繊度斑測定器（測定器ツェルベガーウスター株式会社製 ＵＴ３タイプ）を用いて糸長１５０ｍを速度５０ｍ／ｍｉｎで測定し、得られた繊度斑をハーフイナートで積分処理し、算出した。
【００３１】
Ｃ．節発生数
ポリアミドマルチフィラトトヤーンを１口給糸の筒編機（２００Ｎ）で約５０００ｍ筒編みし、編み地内の節の個数を目視にて調べ、次の基準で評価した。
○：０個
△：１〜３個
×：４個以上
Ｄ．紡糸糸切れ
２７０℃で溶融し、１口金当たり１糸条の丸孔口金より吐出量約４０ｇで吐出し、冷却、給油、速度８００ｍ／ｍｉｎにて巻取りを実施した。これを１ｔ紡糸した時の糸切れ回数を次の基準で評価した。
○：３回／ｔ
△：４〜８回／ｔ未満
×：８回／ｔ以上。
【００３２】
Ｅ．紡糸時フィルタ濾圧上昇
紡糸フィルタの濾過圧力Ｐが、下記（２）式から算出し次の基準で評価した
。○：０〜１０ＭＰａ未満
△：１０以上〜２０ＭＰａ未満
×：２０ＭＰａ以上
Ｐ＝Ｐ０−Ｐ１ （２）
Ｐ０：紡糸開始時の濾圧（ＭＰａ）
Ｐ１：紡糸開始から２４時間後の濾圧（ＭＰａ）。
【００３３】
Ｆ．画像品質
電子写真学会が発行するテストチャートを複写し、画質品質を官能評価値（満足度）にて求め、次の基準で評価した。
◎：満足度７５以上
○：満足度５０以上７５未満
△：満足度２５以上５０未満
×：満足度０以上２５未満。
【００３４】
実施例１
導電性カーボン３５％を含有するナイロンベースレジンのマスターペレット（大日本インキ化学工業製、商品名 ”CARBOREX NYRON YT-01”）をナイロン６ペレットでブレンドし、カーボン濃度２５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを巻取り速度８００ｍ／ｍｉｎで溶融紡糸し、さらに延伸倍率２．２倍にて延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、９８フィラメントの単糸繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．５回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０5Ωcm、ウスター斑は０．８％であった。画質品位は◎であった。
【００３５】
実施例２
溶融した導電性カーボン３５％を含有するナイロンベースレジンのマスターペレット（大日本インキ化学工業製、商品名 ”CARBOREX NYRON YT-01”）を溶融したナイロン６ペレットで溶融ブレンドし、カーボン濃度２０％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記の方法で巻取り、延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、６８フィラメントの単糸繊度２．５デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは２．０回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１．５ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０4Ωcm、ウスター斑は０．７％であった。画質品位は◎であった。
【００３６】
実施例３
ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融し、カーボン濃度２５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記の方法で巻取り、延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、４８フィラメントの単糸繊度３．５デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．０回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０6Ωcm、ウスター斑は０．６％であった。画質品位は◎であった。
【００３７】
実施例４
ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融し、カーボン濃度２５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記の方法で巻取り、延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、２４フィラメントの単糸繊度７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．５回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０6Ωcm、ウスター斑は０．８％であった。画質品位は○であった。
【００３８】
比較例１
上記方法にてカーボン濃度２５％としたポリアミド組成物１ｋｇに対し、酸化マグネシウム粉末を５ミリモル（０．２ｇ）の割合でブレンドした。これを、上記方法にて巻取り、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは９．２回／ｔであり×と悪く、節発生数においても８個であり×であった。画質品位は×であった。
【００３９】
比較例２
上記方法にてカーボン濃度２５％としたポリアミド組成物１ｋｇに対し、酸化マグネシウム粉末を３０ミリモル（１．２ｇ）の割合でブレンドした。これを上記方法にて巻取り、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．４回／ｔであり○であった。しかし、紡糸時フィルタ濾圧上昇が２５ＭＰａであり×であり紡糸不能であった。
【００４０】
比較例３
導電性カーボン３５％を含有するナイロンベースレジンのマスターペレット（大日本インキ化学工業製、商品名 ”CARBOREX NYRON YT-01”）をナイロン６でブレンドし、カーボン濃度５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記方法で紡糸、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１回／ｔであり○であり、節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。しかし得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０12Ωcmであり、印字不能であった。
【００４１】
比較例４
ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融し、カーボン濃度４５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記方法で紡糸、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１５回／ｔであり×であった。また、得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０1Ωcmであり、印字不能であった。
【００４２】
比較例５
特許文献３記載の実施例１の方法で、１１００デシテックス、単糸繊度４．４デシテックスのビニロン導電糸導電糸を得た。得られたビニロン導電糸のウスター斑は２％であり、画像品質は△であった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【発明の効果】
本発明の導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントでは、マグネシウムを含有することにより、溶融紡糸における口金孔周辺の汚れを抑制することにより特に長さ方向の繊度ムラである節部がなく、単糸繊度を細くすることができ、特定の比抵抗値を得ることで、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電ブラシとした時に、印字精度を向上することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電性を有するポリアミドマルチフィラメントに関するものであり、特に長さ方向の繊度ムラである節を作らないことにより画像品質の向上によるものである。更に、前記ポリアミドマルチフィラメントを電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いた帯電ブラシ、クリーナーブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電性カーボン微粒子を含有するマルチフィラメントはセルロース系繊維やビニロン導電糸が用いられている。
【０００３】
セルロース系繊維は、湿度変化の影響を少なくするために、例えば特許文献１に記載されている通り難燃化処置を行い、低湿度（温度２０℃、湿度１５％ＲＨ）での比抵抗値および、高湿度（温度２０℃、湿度６５％ＲＨ）での比抵抗値のバラツキの比を１０3Ωcm程度としているが、さらなる複写時の温湿度変化のよる画像品質のバラツキを少なくするため導電糸の低湿度および高湿度の比抵抗の比を小さくすることが望まれている。
【０００４】
また、セルロース系繊維は、温湿度変化が大きい環境で長時間使用しても安定した電気抵抗値を示すために、例えば特許文献２に記載されている通り熱水膨潤処理を行い、糸長方向の電気抵抗のバラツキの標準偏差を０．３以下にしているが、セルロース系繊維は、湿式紡糸のため部分的な繊度斑が発生しやすく、印字において感光体への帯電斑が発生するため、画質の画像品位を得ることが困難であった。
【０００５】
また、ビニロン導電糸では、例えば特許文献３に記載されている通り、単糸繊度が４〜５デシテックス程度であり、製織したときの導電糸のパイル密度が約３万本／ｉｎｃｈ2程度となりさらなる画像品質を高画質化するために製織したときの高パイル密度化が望まれている。また、ビニロン導電糸は、湿式紡糸のため部分的な繊度斑が発生しやすく、印字において感光体への帯電斑が発生するため、画質の画像品位を得ることが困難であった。
【０００６】
また、高パイル密度化の方法として、単糸繊度の細繊度化が好ましく、溶融紡糸により細繊度化する方法が知られている。溶融紡糸にはポリエステルやポリアミドが知られているが、ポリエステルを導電ブラシとした場合、ポリエステルの曲げ応力が高いため、長期使用すると接触する感光体に傷が入るという問題がある。
【０００７】
一方ポリアミドでは非特許文献１に記載されているように、ポリアミド樹脂繊維中に導電性カーボン粉末を分散させた導電糸を用いる方法が知られている。
【０００８】
導電性カーボン粉末は、非特許文献２に記載されているようにストラクチャーにより導電性を得ているが、特に二次ストラクチャーの結合強度が弱いため、溶融時にストラクチャーが破壊され、比抵抗が安定せずに導電ブラシとした場合、画像品質が低下するという問題があった。さらに溶融紡糸においては、破壊されたストラクチャーが口金孔周辺に析出し、特にポリアミドの場合、溶融時に生成するモノマーやオリゴマーと共に口金孔周辺でブリードアウトし口金孔周辺に異物を形成し、糸切れが極めて多く問題となっていた。また、口金孔周辺に付着したモノマーやオリゴマーと共にブリードアウトした導電性カーボンによる異物により、紡糸時に単糸がドリップすることにより節が発生し、帯電ブラシやクリーナーブラシとした場合に、電子が節に集中するため、画像品質が低下する問題があった。このため、例えば特許文献４に記載されている通り、成形装置の口金汚染低減を目的に、ポリアミドのアミノ末端基やカルボキシル末端基量を極端に低く制限し、かつ低分子量成分の含有量を規制する方法が提案されているが、この方法ではモノアミン、モノカルボン酸などの末端封鎖剤を多く添加する必要があり、この場合、成形加工に必要な重合度のポリアミドを得るためには重合に長時間要したり減圧重合など特殊な重合が必要となり、熱分解反応による品質劣化の可能性、また、工業的規模の生産においては経済的観点で抜本的な解決策が求められていた。
【０００９】
また、溶融紡糸時や製膜時や成型時における環状モノマー生成量を少なくするために、例えば特許文献５に記載されている通りポリアミドとアルカリ土類金属化合物、特に水酸化マグネシウムと酸化マグネシウムとの混晶からなり、0.01Torr以下、250℃溶融時の環状モノマー量が規定以下のポリアミド組成物（特開平１０−２５９３０６号公報）が提案されているが、通常使用圧力でのモノマーにオリゴマーをも含めた低重合物量について記載が無く、特に導電性カーボンを含有するポリアミドにおいては前記問題を解決することに関する記載は皆無である。また、水酸化マグネシウムと酸化マグネシウムとの混晶配合量が多く紡糸時の濾圧上昇などの問題がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１６０４２７号公報（［００５５］段落）
【特許文献２】
特開２０００−３５５８２３号公報（［００２９］〜［００３２］段落）
【特許文献３】
特開２００１−３０３３６３号公報（［００２１］段落）
【特許文献４】
特開平８−２３１７１１号公報（［０００５］段落）
【特許文献５】
特開平１０−２５９３０６号公報（［０００７］段落）
【非特許文献１】
”続 電子写真技術の基礎”：株式会社 コロナ社 1996（２５７頁１８〜２２段落）
【非特許文献２】
”導電性フィラーの開発と応用”：株式会社 技術情報協会 1994（７８頁１６〜１８段落）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では導電性カーボンを含むポリアミドマルチフィラメントについて、節を作ることなく安定に製造することにより、帯電ブラシ、クリーナーブラシを用いた時に均一かつ高密度な帯電付与およびクリーナーを可能とし、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等の高画質を達成することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のポリアミドマルチフィラメントは主として次の構成を有する。すなわち、
（１）導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、前記ポリアミドマルチフィラメント１ｋｇ中８〜２５ミリモルのマグネシウムを含有し、かつ、比抵抗値が１０3〜１０8Ωcmであることを特徴することを特徴とするポリアミドマルチフィラメント。
【００１３】
（２）導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、ウスター斑が１．５％以下であることを特徴とする請求項１記載のポリアミドマルチフィラメント。
【００１４】
（３）導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、前記導電性カーボンの含有量が、１０〜４０重量％であることを特徴とする、請求項１または２記載のポリアミドマルチフィラメント。
【００１５】
（４） 導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、単糸繊度が０．５〜４デシテックスであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のポリアミドマルチフィラメント。
【００１６】
（５） 請求項１〜４のいずれか記載のポリアミドマルチフィラメントを用いてなることを特徴とする電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を構成するポリアミドは、いわゆる炭化水素基が主鎖にアミド結合を介して連結された高分子量体であって、特にナイロン６、ナイロン６６が好ましい。
【００１８】
ここで用いる導電性カーボンは、例えばアセチレンブラック等、導電性を有する粉末体であれば特に制限はないが、粒子が大きいと、紡糸時の濾過圧上昇の抑制や、紡糸時の糸切れ、繊維の強度の向上を考慮すると、２０μm以下のものを用いることが好ましい。また、大日本インキ化学工業製の導電性カーボン粒子分散ナイロンペレット”CARBOREX NYRON YT-01”のように、すでに顔料メーカーで分散調合ナイロンペレット中の導電性カーボン粒子を用いても良い。
【００１９】
ポリアミドマルチフィラメント内の導電性カーボンを含有せしめる方法としては、ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融する方法、ポリアミドペレットへ高濃度の導電性カーボンを含有するマスタペレットをブレンドし溶融する方法、溶融状態のポリアミドへ導電性カーボンを添加し混練する方法、溶融状態のポリアミドへ溶融状態の高濃度の導電性カーボンを含有するポリアミドを混練する方法などが挙げられる。
【００２０】
本発明のポリアミドマルチフィラメントは、ポリアミドマルチフィラメント１ｋｇに対して８〜２５ミリモルのマグネシウムを含有することが必要である。このマグネシウムは陽イオン状態あるいは塩として存在する。マグネシウムがポリアミド組成物１ｋｇに対して８ミリモル未満では、例えば、溶融により繊維を製造する時におけるモノマー、オリゴマーの再生を充分抑制することができず、これらモノマ、オリゴマおよびポリアミドよりブリードアウトした導電性カーボンによる成形口金孔周辺汚れによる節の発生および糸切れが多く発生し操業性が不調となる。また、２５ミリモルより多量であっても、効果は同程度であり経済的観点から好ましくないばかりでなく、特に導電性カーボンを含む場合、ポリアミド中の不溶解異物として残存したマグネシウムが導電性カーボンと相まって異物除去のため設置したフィルターでの濾過圧力上昇、成形品物性低下などの問題を引き起こす。
【００２１】
ポリアミドマルチフィラメント内のマグネシウム成分を含有せしめる方法としては、ポリアミドペレットへマグネシウム化合物をブレンドし溶融する方法、ポリアミドペレットへ高濃度のマグネシウムを含有するマスタペレットをブレンドし溶融する方法、溶融状態のポリアミドへマグネシウム化合物を添加し混練する方法、ポリアミドの重合前あるいは重合中の段階で原料あるいは反応系へマグネシウム化合物を添加する方法などが挙げられるが、両者が均一に混ざればいかなる方法でも良い。
【００２２】
マグネシウム化合物としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなど、およびこれらの混合物が挙げられるが、酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを用いることが好ましい。
【００２３】
本発明のポリアミドマルチフィラメント中の導電性カーボンの含有量は１０〜４０重量％、好ましくは１５〜３５％である。導電性カーボンの含有量が１０％未満であると、ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値が低下し、印刷した時に印字が出来ないという問題が発生する。また、導電性カーボンの含有量が４０％を超えるとポリアミドマルチフィラメントの強度が低下し、操業性が不調となる。
【００２４】
本発明のポリアミド組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において種々の添加剤を含んでも良い。この添加剤を例示すれば、マンガン化合物などの安定剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、導電性付与剤、繊維状強化剤などである。
【００２５】
本発明のポリアミドマルチフィラメントのウスター斑は１．５％以下であることが好ましい。ウースター斑が１．５％を超えると、ブラシとした時に、部分的に繊度の太い部分と細い部分の電気抵抗が異なり、感光へのに帯電において電荷斑が発生し、画像品質が低下する問題が発生する。
【００２６】
本発明のポリアミドマルチフィラメントの単糸繊度は０．５〜８デシテックスであることが好ましく、０．５〜４デシテックスであることがより好ましい。単糸繊度が０．５デシテックス未満の場合は、紡糸したときの糸切れが多く、製糸性が悪化する。単糸繊度が８デシテックスを超えると、製織したときの導電糸のパイル密度が小さくなり、複写したときの画質が低くなる。さらにフルカラーや高画質用途の複写機は、感光体上に帯電させる電荷を高密度に付与する必要があり、導電ブラシのパイル密度を上げるために、単糸繊度を小さくすることが有効である。このような観点から、単糸繊度４デシテックス以下であることがより好ましい。
【００２７】
本発明のポリアミド導電糸の比抵抗値が（温度２０℃、湿度３０％ＲＨ）１０3〜１０8Ωcmであることが好ましく、１０3〜１０7Ωcmがより好ましい。比抵抗値が１０3Ωcm未満では、導電ブラシとし電圧を掛けた時、電子が隣り合う導電糸に移動し、印刷が出来ないという問題が発生する。比抵抗値が１０8Ωcmを超えると、電圧を掛けても繊維中を電子が移動出来ずに複写が出来ないという問題が発生するからである。
【００２８】
電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシとは、非接触コロナ放電にかわって感光体に接触帯電させる印加ブラシや、感光体上に残存した電荷およびトナーを除去するクリーニングブラシである。いずれも円柱の金属棒に導電性能を有する繊維からなるパイル織物をバイアスに巻き付けるか、単に板にパイル織物を張り付けてブラシ状に仕立てて出来る。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。評価方法は、以下の通りである。
【００３０】
Ａ．比抵抗値
超絶縁抵抗計（川口電気製 TERAOHMMETER R-503）を用いて試長１０ｃｍ間に１００（Ｖ）の電圧を掛け、温度２０℃、湿度３０％ＲＨの条件下での電気抵抗値（Ω／ｃｍ）を測定し、下式（１）から算出した。
ＲＳ＝Ｒ×Ｄ／（１０×Ｌ×ＳＧ）×１０-5 （１）
ＲＳ：比抵抗（Ωcm）
Ｒ：電気抵抗値（Ω）
Ｄ：１００００ｍ当たりの糸重量
Ｌ：試長（ｃｍ）
ＳＧ：糸密度（ｇ／ｃｍ3）
Ｂ．ウスター斑
ウスター繊度斑測定器（測定器ツェルベガーウスター株式会社製 ＵＴ３タイプ）を用いて糸長１５０ｍを速度５０ｍ／ｍｉｎで測定し、得られた繊度斑をハーフイナートで積分処理し、算出した。
【００３１】
Ｃ．節発生数
ポリアミドマルチフィラトトヤーンを１口給糸の筒編機（２００Ｎ）で約５０００ｍ筒編みし、編み地内の節の個数を目視にて調べ、次の基準で評価した。
○：０個
△：１〜３個
×：４個以上
Ｄ．紡糸糸切れ
２７０℃で溶融し、１口金当たり１糸条の丸孔口金より吐出量約４０ｇで吐出し、冷却、給油、速度８００ｍ／ｍｉｎにて巻取りを実施した。これを１ｔ紡糸した時の糸切れ回数を次の基準で評価した。
○：３回／ｔ
△：４〜８回／ｔ未満
×：８回／ｔ以上。
【００３２】
Ｅ．紡糸時フィルタ濾圧上昇
紡糸フィルタの濾過圧力Ｐが、下記（２）式から算出し次の基準で評価した
。○：０〜１０ＭＰａ未満
△：１０以上〜２０ＭＰａ未満
×：２０ＭＰａ以上
Ｐ＝Ｐ０−Ｐ１ （２）
Ｐ０：紡糸開始時の濾圧（ＭＰａ）
Ｐ１：紡糸開始から２４時間後の濾圧（ＭＰａ）。
【００３３】
Ｆ．画像品質
電子写真学会が発行するテストチャートを複写し、画質品質を官能評価値（満足度）にて求め、次の基準で評価した。
◎：満足度７５以上
○：満足度５０以上７５未満
△：満足度２５以上５０未満
×：満足度０以上２５未満。
【００３４】
実施例１
導電性カーボン３５％を含有するナイロンベースレジンのマスターペレット（大日本インキ化学工業製、商品名 ”CARBOREX NYRON YT-01”）をナイロン６ペレットでブレンドし、カーボン濃度２５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを巻取り速度８００ｍ／ｍｉｎで溶融紡糸し、さらに延伸倍率２．２倍にて延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、９８フィラメントの単糸繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．５回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０5Ωcm、ウスター斑は０．８％であった。画質品位は◎であった。
【００３５】
実施例２
溶融した導電性カーボン３５％を含有するナイロンベースレジンのマスターペレット（大日本インキ化学工業製、商品名 ”CARBOREX NYRON YT-01”）を溶融したナイロン６ペレットで溶融ブレンドし、カーボン濃度２０％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記の方法で巻取り、延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、６８フィラメントの単糸繊度２．５デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは２．０回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１．５ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０4Ωcm、ウスター斑は０．７％であった。画質品位は◎であった。
【００３６】
実施例３
ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融し、カーボン濃度２５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記の方法で巻取り、延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、４８フィラメントの単糸繊度３．５デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．０回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０6Ωcm、ウスター斑は０．６％であった。画質品位は◎であった。
【００３７】
実施例４
ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融し、カーボン濃度２５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記の方法で巻取り、延伸し、糸条繊度１７０デシテックス、２４フィラメントの単糸繊度７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．５回／ｔであり○であった。節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０6Ωcm、ウスター斑は０．８％であった。画質品位は○であった。
【００３８】
比較例１
上記方法にてカーボン濃度２５％としたポリアミド組成物１ｋｇに対し、酸化マグネシウム粉末を５ミリモル（０．２ｇ）の割合でブレンドした。これを、上記方法にて巻取り、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは９．２回／ｔであり×と悪く、節発生数においても８個であり×であった。画質品位は×であった。
【００３９】
比較例２
上記方法にてカーボン濃度２５％としたポリアミド組成物１ｋｇに対し、酸化マグネシウム粉末を３０ミリモル（１．２ｇ）の割合でブレンドした。これを上記方法にて巻取り、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１．４回／ｔであり○であった。しかし、紡糸時フィルタ濾圧上昇が２５ＭＰａであり×であり紡糸不能であった。
【００４０】
比較例３
導電性カーボン３５％を含有するナイロンベースレジンのマスターペレット（大日本インキ化学工業製、商品名 ”CARBOREX NYRON YT-01”）をナイロン６でブレンドし、カーボン濃度５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記方法で紡糸、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１回／ｔであり○であり、節発生数は０個であり○であった。紡糸時フィルタ濾圧上昇は１ＭＰａであり○であった。しかし得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０12Ωcmであり、印字不能であった。
【００４１】
比較例４
ポリアミドペレットへ導電性カーボンをブレンドし溶融し、カーボン濃度４５％とし、ポリアミド組成物１kgに対し、酸化マグネシウム粉末を１０ミリモル（０．４ｇ）の割合でブレンドした。これを上記方法で紡糸、延伸し、単繊度１．７デシテックスの導電性マルチフィラメントヤーンを得た。この時の紡糸糸切れは１５回／ｔであり×であった。また、得られた導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントの比抵抗値は１０1Ωcmであり、印字不能であった。
【００４２】
比較例５
特許文献３記載の実施例１の方法で、１１００デシテックス、単糸繊度４．４デシテックスのビニロン導電糸導電糸を得た。得られたビニロン導電糸のウスター斑は２％であり、画像品質は△であった。
【００４３】
【表１】
【発明の効果】
本発明の導電性カーボン含有ポリアミドマルチフィラメントでは、マグネシウムを含有することにより、溶融紡糸における口金孔周辺の汚れを抑制することにより特に長さ方向の繊度ムラである節部がなく、単糸繊度を細くすることができ、特定の比抵抗値を得ることで、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電ブラシとした時に、印字精度を向上することができる。
Claims (5)
- 導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、前記ポリアミドマルチフィラメント１ｋｇ中８〜２５ミリモルのマグネシウムを含有し、かつ、比抵抗値が１０3〜１０8Ωcmであることを特徴することを特徴とするポリアミドマルチフィラメント。
- 導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、ウスター斑が１．５％以下であることを特徴とする請求項１記載のポリアミドマルチフィラメント。
- 導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、前記導電性カーボンの含有量が、１０〜４０重量％であることを特徴とする、請求項１または２記載のポリアミドマルチフィラメント。
- 導電性カーボンを含有するポリアミドマルチフィラメントであって、単糸繊度が０．５〜４デシテックスであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のポリアミドマルチフィラメント。
- 請求項１〜４のいずれか記載のポリアミドマルチフィラメントを用いてなることを特徴とする電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシ。
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