(57)【要約】【課題】  温湿度変化によって抵抗値や繊維長が変化せず、単糸繊度が細く且つバラツキの小さい導電性ポリアミド繊維を提供し、印刷画像、印字耐久性に優れた導電ブラシを提供する。【解決手段】  セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミドと導電性カーボンで構成される単糸繊度３．０ｄｔｅｘ以下のポリアミド繊維であって、導電性カーボンの含有量がポリアミド繊維中に１５〜３５質量％であり、単糸繊度ＣＶ％が８．０％以下であることを特徴とする導電性ポリアミド繊維。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミドと導電性カーボンで構成される単糸繊度３．０ｄｔｅｘ以下のポリアミド繊維であって、導電性カーボンの含有量がポリアミド繊維中に１５〜３５質量％であり、単糸繊度ＣＶ％が８．０％以下である導電性ポリアミド繊維。
【請求項２】
３％伸長時の応力が０．７〜１．１ｃＮ／ｄｔｅｘである請求項１記載の導電性ポリアミド繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ポリアミド繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機等には静電潜像形式に重要な要素の帯電部、感光体に残った残トナーや電荷を除去するためのクリーニング部およびトナーに電荷を付与する供給部には導電性のローラーが多く使用されている。導電性のローラーに使用される導電糸として、セルロース系繊維や導電性微粒子を含有するポリエステル、ポリアミド等の合成繊維が広く使用されており、例えば特許文献１には、ナイロン６導電糸が提案されている。
【０００３】
一方、近年、電子写真複写機等はカラーが主となり、高画質化へと進化しており、電子写真複写機等に使用される導電ブラシの品質レベルアップが要望されている。ナイロン６１０導電糸はナイロン６導電糸よりも吸湿率が低く、ナイロン糸の特徴である柔らかさも併せ持つ素材であるため、導電ブラシ用素材として近年注目されており、例えば特許文献２には、ナイロン６１０導電糸が提案されている。また、高画質化に伴いトナー粒子は小粒化にシフトし、導電ブラシも高密度化へとシフト、導電ブラシ用繊維は単糸細繊度化にシフトしてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１０６５５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のナイロン６導電糸は、繊維の吸湿性が高いため、温湿度変化によって導電糸の抵抗値や繊維長が変化する。そのため、帯電ブラシやトナー供給ブラシに用いた場合には帯電濃度が変化、クリーニングブラシに用いた場合にはトナーの除去性能が変化するなど、抵抗値変化に伴う印刷画像の低下、繊維長変化に伴う印字耐久性に影響する課題があった。
【０００６】
特許文献２に記載のナイロン６１０導電糸は、ナイロン６よりも吸湿性が低いため、温湿度変化による導電糸の抵抗値や繊維長変化に一定の効果は得られるものの、単糸の細繊度化を実施すると、溶融時の導電性カーボン流動性が悪く、繊維中へのカーボン分散性も悪いため、高濃度に導電性カーボンを含有させた単糸細繊度繊維においては、ナイロン６対比単糸繊度バラツキが顕著に発生し、高密度ブラシへの加工が困難であり、長時間使用・印字した際の印字耐久性に課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の問題点を解決しようとするものであり、温湿度変化によって導電性ポリアミド繊維の抵抗値や繊維長が変化しない、単糸繊度が細く且つバラツキの小さい導電性ポリアミド繊維を提供し、印刷画像、印字耐久性に優れた導電ブラシを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の目的は、以下の構成により達成される。
（１）セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミドと導電性カーボンで構成がされる単糸繊度３．０ｄｔｅｘ以下のポリアミド繊維であって、導電性カーボンの含有量がポリアミド繊維中に１５〜３５質量％であり、単糸繊度ＣＶ％が８．０％以下である導電性ポリアミド繊維。
（２）３％伸長時の応力が０．７〜１．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、である（１）記載の導電性ポリアミド繊維。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温湿度変化によって抵抗値や繊維長が変化せず、単糸繊度が細く且つバラツキの小さい導電性ポリアミド繊維を提供し、印刷画像、印字耐久性に優れた導電ブラシを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の導電性ポリアミド繊維に用いるポリアミドとしては、セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミドである。セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミドとすることで、導電性ポリアミド繊維の吸湿性や熱収縮性が低くなり、温湿度変化によって導電性ポリアミド繊維の抵抗値や繊維長の変化が小さい。従って、印字を停止から起動とした時や、温湿度による環境変化があっても導電ブラシ先端と感光体やローラーとの距離が一定に保たれ、帯電均一性や環境安定性が高くなって、印字画像に優れた導電ブラシを得ることができる。また、導電ブラシを感光体やローラーへの押しつけ量が少なくなり、導電ブラシの摩耗や、トナーの蓄積が低減し、印字耐久性に優れた導電ブラシを得ることができる。さらにセバシン酸は、ヒマシ油の種子から精製されるため、地球環境にも優れた素材である。
【００１１】
本発明に用いるポリアミドを構成するジカルボン酸成分は、上述のとおりセバシン酸単位を主成分とするものであり、ジカルボン酸単位中８０モル％以上がセバシン酸単位であることが好ましく、９０モル％以上であることがより好ましく、全てセバシン酸単位であることが最も好ましい。セバシン酸単位以外のジカルボン酸単位を構成するジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。
【００１２】
ポリアミドを構成するジアミン単位としては、特に制限はなく、ジアミン単位を構成するジアミンとしては、炭素数２以上のジアミン成分、好ましくは炭素数４〜１０、より好ましくは４〜６のジアミン成分が挙げられ、具体的には、プトレシン、１，５−ペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミントリメチレンジアミン、ノナンジアミン、メチルペンタンジアミン、フェニレンジアミン、エタンブトール等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明の効果を損なわない範囲であれば、アミノカルボン酸、ラクタム類を共重合することも可能であり、その含有量は、ジアミンとジカルボン酸で構成する単位とアミノカルボン酸（もしくはラクタム類）単位の合計に対し、１０モル％以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明のポリアミドとしては、ナイロン２１０、ナイロン３１０、ナイロン４１０、ナイロン５１０、ナイロン６１０、ナイロン９１０などが好ましく挙げられ、ナイロン４１０、ナイロン５１０、ナイロン６１０、ナイロン９１０がより好ましく、ナイロン４１０、ナイロン５１０、ナイロン６１０がさらに好ましく挙げられる。この中でも重合性が安定し、かつ、カーボンブラックの分散性に優れた導電性ポリアミド繊維を与える観点からナイロン５１０およびナイロン６１０が好ましい。
【００１５】
本発明のポリアミドは、相対粘度で２〜４が好ましい。相対粘度は、ポリアミド樹脂１質量％の９８％濃硫酸溶液中、オストワルド粘度計を用いて２５℃で測定する。かかる範囲とすることにより、ポリアミド中にカーボンブラック等の導電性カーボンを分散させる際や溶融して押し出す際に、カーボンストラクチャーを破壊することなく繊維強度が維持できる。そのため、導電ブラシにした際の帯電ムラや印字欠点といった問題を抑制することができる。さらに好ましくは２．５〜３．５である。
【００１６】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、繊維中の導電性カーボンの含有量が１５〜３５質量％である。導電性カーボンの含有量が１５質量％未満であると、ポリアミド繊維の比抵抗値が高くなり、導電性がなくなり電荷を付与できないため導電性ブラシとして機能しない。また、導電性カーボンの含有量が３５質量％を超えるとポリアミド繊維の製造において曳糸性が低下し、製造が困難となる。好ましくは２０〜３０質量％である。
【００１７】
導電性カーボンとしては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられるが、カーボンブラックが好ましく用いられる。
【００１８】
本発明で用いるカーボンブラックは、例えばファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラックなど導電性を有する粉末体であれば特に制限はないが、粉末粒子の大きさが小さく、比較的均一である点で、ファーネスブラックが好ましい。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、２μｍ以下のものを用いることが好ましい。なお、カーボンブラックの粒子径はレーザー回析装置にて１次粒径を測定したものである。
【００１９】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、単糸繊度が３．０ｄｔｅｘ以下である。前述したが、高画質化に伴い、導電ブラシの高密度化が進んでおり、かかる範囲とすることにより高密度化を実現することができ、高画質化に伴った小粒化のトナー粒子においても印字画像に優れた導電ブラシを得ることができる。また、単糸繊度が３．０ｄｔｅｘを超えると、導電ブラシは長時間の印字や停止によって印字状態にかすれやスジが出来るため、印字耐久性に劣る。好ましくは２．５ｄｔｅｘ以下である。
【００２０】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、導電ブラシにして長時間印字した際に単糸毎の疲弊を均一にするために単糸繊度ＣＶ％を８．０％以下にする。単糸繊度ＣＶ％が８．０％を超えると、連続使用により単糸が太い部分と細い部分で負荷に差が出て長時間の印字や停止によって印字状態にかすれやスジが出来るため、導電性ブラシとして機能しない。好ましくは６．０％以下である。
【００２１】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、温度２０℃、湿度３０％ＲＨにおける比抵抗値が１０３〜１０８Ωｃｍであることが好ましい。かかる範囲とすることにより、導電ブラシにした際の帯電ムラや印字欠点といった問題を抑制することができる。
【００２２】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、繊維の引張試験における３％伸長時の応力が０．７〜１．１ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。繊維の引張試験における３％伸長時の応力は、試料をＪＩＳ  Ｌ１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法、２０１０年）に示される定速伸長条件で引張試験を行い、引張強さ−伸び曲線における試料が３％伸長した点での強力から求める。この強力を繊維の繊度で割り返したものが、３％伸長時の単位繊度あたりの応力である。３％伸長時の単位繊度あたりの応力は、繊維の剛直性を示すパラメータであり、この値が大きいほど剛直な繊維であることを示す。かかる範囲とすることにより、導電ブラシにした際に、繊維の剛直性が増し、印字耐久性が向上する。さらに好ましくは０．８〜１．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００２３】
本発明の導電性ポリアミド繊維の製造方法について、説明する。
【００２４】
本発明の導電性ポリアミド繊維内に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。
【００２５】
本発明の導電性ポリアミド繊維の製造において、セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミド中に導電性カーボンを均一に分散させることが肝要である。セバシン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位を有するポリアミドは、特許文献１に例示されるナイロン６と比較すると、溶融時の導電性カーボンの流動性が悪いため、ポリアミド中に導電性カーボンを均一に分散させにくく、単糸繊度バラツキが顕著に起きやすいからである。そのため、導電性カーボンの分散性向上の手段としては、濾過条件で好ましく制御することである。例えば、サンドメッシュアップと金属短繊維フィルターの適用が挙げられる。サンドメッシュは１００〜１２０が好ましく、金属短繊維フィルターは略多角形状の断面を有する金属短繊維の焼結フィルターが好ましい。かかる手段を講じることにより、単糸繊度ＣＶ値８．０％以下に制御可能となる。
【００２６】
本発明の導電性ポリアミド繊維の製造において、その製造プロセスは公知の溶融紡糸技術でよい。溶融紡糸による製造方法について、二工程法（未延伸糸を一旦巻き取った後に延伸する方法）、一工程である高速紡糸法（紡糸速度を４０００ｍ／分以上のように高速として実質的に延伸工程を省略する方法、ＰＯＹの製造）、高速紡糸延伸法（紡糸−延伸工程を連続して行う方法）等、いずれの方法においても製造可能であるが、繊維の引張試験における３％伸長時の単位繊度あたりの応力が０．７〜１．１ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維を得るためには二工程法が好ましい。
【００２７】
二工程法ついて例示すると、導電性カーボンを含有したポリアミド樹脂を溶融し、公知の紡糸パックを用いて上述した好ましい濾過条件で濾過、紡糸口金の吐出孔から吐出し、糸条を冷却した後、給油し、１０００ｍ／分以下の速度で一旦巻き取り未延伸糸を得る。続いて、未延伸糸を別工程にて延伸もしくは熱延伸を行ったのち、４００〜８００ｍ／分の速度で巻き取り延伸糸を得る。
【００２８】
紡糸は、繊維配向を均一且つ安定させるために、紡糸ドラフトを１００以下、給油位置（口金直下から給油点までに距離）を２０００ｍｍ以上で未延伸糸を得ることが好ましい。かかる条件とすることにより、繊維の引張試験における３％伸長時の単位繊度あたりの応力を０．７〜１．１ｃＮ／ｄｔｅｘとすることができる。
【００２９】
延伸は、延伸倍率２．５〜３．５倍、熱延伸温度１００〜１９０℃で延伸糸を得ることが好ましい。かかる条件とすることにより、温度２０℃、湿度３０％ＲＨでの比抵抗値を１０３〜１０８Ωｃｍとすることができる。比抵抗値は、導電性ポリアミド繊維を１０００デシテックスの束状にして、測定糸長１０ｃｍとして、６５％ＲＨの湿度で１８時間以上放置し、振動容量型超絶縁計で電気抵抗を測定し、糸長および糸質量から比抵抗値を算出した値である。上記比抵抗値は導電性カーボンの濃度により変化し、導電性カーボンの濃度が高いと比抵抗値が低くなり、導電性カーボンの濃度が低いと比抵抗値が高くなる。
【００３０】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、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。添加剤は、例えばマンガン化合物、マグネシウム化合物などの安定剤、可塑剤、高級脂肪酸化合物などの滑剤、難燃剤、繊維状強化剤、酸化防止剤、耐光剤などである。
【００３１】
この中でも特に、滑剤として高級脂肪酸化合物は導電性カーボンを含有したポリアミドの溶融ポリマー流動性が向上するために、導電性カーボンを分散させる際や、溶融して押し出す際に、カーボンストラクチャーのシェアが低減されるため、導電性ポリアミドの比抵抗値が低くなる。このため、導電性カーボンの含有量を少なくできるため、導電性ポリアミド繊維の強度が高くなり、紡糸糸切れやブラシを作成するための加工において、毛羽や糸切れを抑制できる。また、これまでの導電性ブラシでは、印字枚数を重ねるとブラシ内にトナーが蓄積し、ブラシ表面の抵抗値が高くなるため、印字濃度が薄くなる問題があったが、高級脂肪酸化合物を含有することにより繊維表面の摩擦を低減させ、ブラシ内にトナーが蓄積するのを抑制し、印字枚数を増やすことができる。高級脂肪酸化合物の添加量はポリアミド繊維中に０．５〜５質量％であることが好ましく、３質量％以下がより好ましく、さらには２．８質量％以下であることがさらに好ましい。高級脂肪酸化合物の例としては、炭素数１０〜３０、好ましくは１５〜２０であることが好ましく、飽和、不飽和いずれでもよいが、飽和の高級脂肪酸化合物であることが好ましい。化合物の形態としては、例えば金属塩（例えばアルカリ金属塩、もしくはアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩など、好ましくはアルカリ土類金属塩）、アンモニウム塩、エステル等が挙げられるが、なかでも金属塩が好ましい。金属塩の金属種としては、カルシウム、亜鉛、マグネシウム、バリウム、アルミニウム等を好ましく挙げることができる。
【００３２】
高級脂肪酸化合物の具体的例としては、アラキドン酸化合物、イソステアリン酸化合物、ウンデシレン酸化合物、オレイン酸化合物、ステアリン酸化合物、パルミチン酸化合物、ベヘニン酸化合物、ミリスチン酸化合物、ラウリン酸化合物、ラノリン脂肪酸化合物、硬質ラノリン脂肪酸化合物、軟質ラノリン脂肪酸化合物、リノール酸化合物、リノレン酸化合物などが挙げられるが、この中でもステアリン酸化合物は、安価で個体の物が多くポリアミド内に含有させる場合に容易である。
【００３３】
さらに、ステアリン酸化合物の中でも、金属化合物は少量の添加でポリアミドの溶融ポリマー流動性が向上するためより好ましい。このステアリン酸金属化合物を例示すれば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウムなどがある。また、ステアリン酸化合物とともに、パルミチン酸化合物、ミリスチン酸化合物等その他の高級脂肪酸化合物と併用することも可能である。この中でもステアリン酸亜鉛は、さらに少量でポリアミドの溶融ポリマー流動性が向上するためより好ましい。
【００３４】
本発明の導電性ポリアミド繊維は、金属シャフトに静電気植毛したり、織物にして起毛加工した布帛を金属に巻きつけたりすることで導電ブラシとする。電子写真記録方式の乾式複写機用の導電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、感光体へのトナーの吸着を促進させるために、トナーカートリッジ内でトナーに電荷を与えるトナー供給ブラシ、感光体に供給したトナーを印刷用紙に転写させるために、印刷用紙に逆電荷を付与する転写ブラシである。
【００３５】
静電気植毛により導電ブラシとする場合は、導電性ポリアミド繊維を、トウ（連続フィラメントの収束）の形態とした後、８０〜９８℃の熱水で３０〜６０分間熱処理を行い、ギロチンカッターなどのカッティングマシンにより短繊維とする。製造工程中の熱水処理は、導電性ポリアミドを収縮させ、電気抵抗値のバラツキを小さくするばかりでなく、導電性フロックおよび導電ブラシとした後に、経時による抵抗値の変化を小さくする効果がある。
【００３６】
また、短繊維のカット面はカッティングマシン構造や刃物と繊維の関係により決定されるが、導電性カーボンを含有したポリアミド繊維と刃物が直角に接触し、繊維軸に対して直角にカットされることが好ましい。この時、通常のトウの状態でカットすると刃物の圧力でトウがつぶれ、繊維の位置が移動しカットされた繊維の長さばらつきが生じやすいため、繊維が移動しないようにトウを紙やフィルム等に巻き、巻いた状態のままカットする方法や、樹脂製の容器にトウを充填し、容器ごとカットする等、カット時に繊維が動きにくいようにすることが好ましい。なお、カットした紙やフィルム、樹脂製の容器等は篩いによって除去するとよい。さらに、トウにする繊維を束ねるが、束ねる量を少なくすればカット時の繊維の移動が少なくなるため、繊維の長さばらつきが低減するが、作業は増えるためトウに束ねる繊度は５０〜５００万デシテックスになる様に束ねることが好ましい。なお、フロックの飛昇性の点から、導電性フロックとしての短繊維にねじれや湾曲がないことが好ましい。
【００３７】
導電性フロックは、基材に接着剤を塗布して、静電気を利用して植毛される。静電気植毛は、高電圧による電界に微少な物体が介在するとき、電気的影響を受ける。この電気的影響とは、その微少な物体が荷電して一方の極から他方の極に吸引されることである。すなわち、金属に直流高圧を印可するとき、その間には電界（Ｅ）が生じる。この電界の大きさは、電圧（Ｖ）とその距離（ｄ）であるとき、Ｅ＝Ｖ／ｄの関係を持ち、この電界内に存在する小物体の電荷（ｑ）は、吸引力（Ｆ）＝Ｅｑで与えられる力を受けて引っ張られる。フロックはこの小物体のことを言う。静電気植毛では、正電極が高圧極、負電極が接地極（アース極）と呼ばれ、電界の大きさは高圧発生器によって所定の電圧Ｖを与える。静電気植毛は、極間・極面に並行に基材を置き、両極間飛昇中に接着剤が塗布された基材にフロックが基材に対して直角に突き刺さる。そのため、フロックの電荷（ｑ）により飛昇性が決まるのである。
【００３８】
導電性フロックとは上記導電性ポリアミド繊維を短繊維状にカットし電着処理剤を付与したものである。電着処理剤の付与量は導電性フロックの灰分量を指標にすると、１〜７質量％であることが好ましい。灰分量とは、ＪＩＳが定める化学繊維ステープル試験法の灰分法（ＪＩＳ  Ｌ  １０１５（１９９９））により算出される。電着処理剤とは、静電気植毛を行うため、電荷を持たせるための処理剤であり、具体的には、短繊維が電界内において良好な飛昇効果を持たせるために電気的に作用する処理剤である。電着処理剤の付与が少なすぎると、導電性カーボンを含有したポリアミド繊維固有の抵抗値により導電性フロックの表面抵抗値が低く飛昇性が悪くなる。電着処理剤の付与が多すぎると、電着処理時の乾燥工程において結晶が析出し、静電気植毛時に植毛室壁面に結晶が付着し金属腐食を起こしたり、また接着剤のゲル化を促進したりして、導電性フロックの接着強度を極端に低下させる問題が発生する。好ましくは、３〜５質量％である。
【００３９】
導電性フロックを構成する電着処理剤としては、例えば、タンニン酸や塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸ソーダー、炭酸ジルコニウムなどの無機塩類や、アニオン活性剤、ノニオン活性剤などの界面活性剤や、コロイダルシリカなどの有機珪素、アルミナゾルなどが挙げられる。電着処理剤に無機塩類や帯電防止効果のある界面活性剤を用いて、導電ブラシとする場合、乾式複写機やプリンター等では感光体やトナーの表面処理剤は有機成分で形成させているため、成分によっては表面を変質させ、印字の品質が悪くなる場合がある。このため、感光体やトナーの表面処理剤と反応しない方がよい点と、さらには電気伝導度、誘電率、分離性の点から、有機珪素やアルミナゾルが好ましい。
【００４０】
導電性フロックの電着処理は、特に限定しないが、例えば、短繊維状にカットされた導電性ポリアミド短繊維を、水などのバインダーで希釈した電着処理剤の水溶液に浸し電着処理する。また、電着処理剤の水溶液は、水溶液の粘度や電着処理の効率から３０〜１００ｇ／Ｌを用いることが好ましい。
【００４１】
電着処理剤は有機珪素を含むことが好ましく、中でもコロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカは特に水への分散性に優れるため、短繊維への均一な電着処理が容易である。また、コロイダルシリカはポリアミドの水酸基と特異的に結合するために、摩擦による脱落が少ないからである。
【００４２】
また、電着処理剤は有機珪素のみの水溶液でもよいが、さらには、コロイダルシリカとアルミナゾルの混合水溶液を付与することがより好ましい。コロイダルシリカとアルミナゾルは、混合性が良く、高電圧をかけた時に、高い電荷を得やすく、かつフロックの分離性に優れた導電性フロックを得ることができるからである。また、比抵抗値が１０６Ωｃｍ未満の導電性カーボンを含有したポリアミド繊維を使用する場合、高電圧をかけても通電し電荷が得られず飛昇性が低下するが、コロイダルシリカとアルミナゾルの混合水溶液を付与することにより、フロック表面の抵抗値が１０６〜１０８Ωｃｍとなり、飛昇性が向上する。コロイダルシリカとアルミナゾルを混合する方法は、粘度の上昇を抑え均一な分散が得られることから、コロイダルシリカとアルミナゾルをそれぞれ水溶液とした状態で混合することが好ましい。また、混合する比率は、均一な分散が得られ、かつフロック表面の抵抗値を目標の抵抗値とできることから、コロイダルシリカとアルミナゾルが６：１〜３：１が好ましい。
【００４３】
電着処理を施した導電性フロックは、回転式の脱水機を用いて脱水後、１００〜１３０℃で３０〜６０分乾燥後、篩いを実施し繊維長を一定の長さに揃える。
【００４４】
本発明の導電性ポリアミド繊維を用いた導電性フロックの繊維長は、０．１〜５ｍｍが好ましい。かかる範囲とすることで、フロック製品同士が絡み合うことなく、基材に垂直に植毛された導電ブラシができるため、フロックが抜けにくくなり、且つ導電性の低い接着剤と感光体やローラーとの距離も確保できることから、スパークの発生が抑制でき、感光体やローラーの破損を防ぐことができる。導電性フロックの直径は、導電性フロックと基材に塗布した接着剤層に投錨する力と静電気植毛加工した時の植毛密度の関係から６０μｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
本発明の導電性ポリアミドを用いた導電ブラシは、前記導電性フロックを静電気植毛加工にて作成された導電ブラシであり、静電気除去や、電荷の付与、ゴミなどを除去する用途に用いられる。
【００４６】
静電気植毛からなる導電ブラシは、円柱の金属棒である芯材に接着材を塗布し、１０Ｋ〜５０ＫＶの電圧を掛け静電気植毛により導電性フロックを植毛し、乾燥、除毛、必要に応じてシャーリングを行い、ブラシに仕立てる。金属棒である芯材は導電性があれば特に限定しないが、好ましくはステンレスが用いられる。接着剤は特に限定しないが、例えば、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、合成ゴムおよび天然ゴム等を主成分とし、好ましくはアクリルが用いられる。また、接着剤には導電性カーボン等導電性を有する物質を含有させ、導電性を有する接着剤が好ましい。
【００４７】
織物からなる導電ブラシは、パイルとして製織した後、導電性を有するバッキング剤でバッキングした後、幅１０〜３０ｍｍにカットしたパイルテープを、円柱の金属棒に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ることにより得られる。
【００４８】
織物にして起毛加工した布帛を金属に巻きつける等で導電ブラシにする場合は、導電性ポリアミド繊維をパイル織りにより起毛布として製織する。ここで導電性ポリアミド繊維は、Ｗ織りされてパイル糸として基布に起立させる。基布とは導電性ポリアミド繊維をパイル糸として起立させる土台であり、生地に用いる繊維は導電性であっても絶縁性であっても良いが、コストとの兼ね合いから、絶縁性の繊維が好ましく用いられる。生地に用いる繊維としては、ポリエステルの紡績糸が好ましく用いられる。上記により得られた起毛布は、基布の経時での収縮を防ぐために１２０〜２００℃程度の加熱炉に通して乾燥加熱処理する。
【００４９】
上記の乾燥加熱処理された起毛布は、導電性ブラシとしてのブラシ抵抗値を安定化させ、導電性ポリアミド繊維の抜け・脱落防止の観点から、後処理としてコーティング処理に付される。
【００５０】
コーティング処理は、起毛布の導電性ポリアミド繊維が起立した反対側の生地に導電性コーティング剤を塗布し、塗布後に５０〜１００℃程度の温度で乾燥されて行われる。なお、コーティング処理後の起毛布の体積固有抵抗値は１０〜５００Ωｃｍであることが好ましい。
【００５１】
導電性コーティング剤は、バインダー（ポリマー）、バインダーが溶解可能な溶媒あるいはバインダーを含む水性分散液（エマルジョン液）、導電性物質からなり、これらがあらかじめ均一に混合されている。
【００５２】
バインダーとして用いられるポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体、ニトリル基含有ビニル重合体と共役ジエン単量体との共重合体、アクリル酸エステル共重合体、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体等を用いることができる。中でも、芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体を用いることが好ましく、その具体例としては、スチレンとブタジエンの共重合体を挙げることができる。共重合体の単量体組成比や分子量には、特に限定はなく、これらは、公知の方法で製造できる。
【００５３】
導電性物質としては、カーボンブラック、グラファイトカーボン、炭素繊維、金属粉、金属ウィスカー等を用いることができる。この中でも、入手容易性、取り扱い易さ等の点から、カーボンブラックが好ましく用いられる。
【００５４】
次に、前記方法で得られた導電性ブラシ用起毛布をハサミ等で裁断し、例えば、幅２０ｍｍ、長さ４００ｍｍのリボン状の起毛布を得る。そして、導電性のあるシャフト、例えば外径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍのステンレス製シャフトに部分的に両面テープを貼り付ける（全面に絶縁性の両面テープを貼り付けた場合は、起毛布とシャフトの間に電気が流れなくなる。）。この両面テープは絶縁性のものであっても良いし、導電性があっても良い。リボン状の起毛布を、前記のステンレス鋼製シャフトに、シャフトの長手方向に対して、傾斜をつけて螺旋状巻き上げ、起毛布を両面テープにより、シャフトの表面に固定する。
【００５５】
次に、シャフトを中心に回転させながら１２０〜２００℃程度の熱板にブラシの毛先を接触させ、毛先を同一方向にセットさせる導電性ブラシとする。この時、スチームを当てながらセットさせても良い。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は、以下の方法を用いた。
【００５７】
Ａ．相対粘度
試料０．２５ｇを濃度９８ｗｔ％の硫酸１００ｍＬに対して１ｇになるように溶解し、オストワルド型粘度計を用いて２５℃での流下時間（Ｔ１）を測定した。引き続き、濃度９８ｗｔ％の硫酸のみの流下時間（Ｔ２）を測定した。Ｔ２に対するＴ１の比、すなわちＴ１／Ｔ２を硫酸相対粘度とした。
【００５８】
Ｂ．繊度
試料を枠周１．１２５ｍの検尺機にて２００回巻カセを作成し、熱風乾燥機にて乾燥後（１０５±２℃×６０分）、天秤にてカセ重量を量り公定水分率を乗じた値から繊度を算出した。測定は４回行い、平均値を繊度とした。また、得られた繊度をフィラメント数で割り返した値を単糸繊度とした。
【００５９】
Ｃ．強度
オリエンテック（株）製“ＴＥＮＳＩＬＯＮ”（登録商標）ＵＣＴ−１００を測定機器として用い、ＪＩＳ  Ｌ１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法、２０１０年）に示される定速伸長条件で測定した。強度は、最大強力を繊度で除した値を強度とした。測定は１０回行い、平均値を強度とした。
【００６０】
Ｄ．３％伸長時の応力
Ｃ項記載の方法にて試料の引張試験を行い、引張強さ−伸び曲線における試料が３％の伸びを示した点での強力を求め、３％伸長時の応力とした。測定は１０回行い、平均値を３％伸長時の応力とした。
【００６１】
Ｅ．寸法安定率
２０℃×６５％ＲＨの環境下に２４時間放置した試料を１．１２５ｍの捲尺機で２０回巻きカセとし、１／３０ｇ／ｄｔｅｘの荷重を掛け試長を測定する。次いで、３０℃×９０％ＲＨの環境下に２４時間放置し、１／３０ｇ／ｄｔｅｘの荷重を掛け試長を測定し、次の式より算出する。
Ｓａ＝（ＬＨ−ＬＬ）／ＬＬ×１００
Ｓａ：寸法安定率（％）
ＬＨ：３０℃×９０％ＲＨでの試長
ＬＬ：２０℃×６５％ＲＨでの試長    。
【００６２】
Ｆ．印刷画像
複写機を２０℃×６５％ＲＨと３０℃×９０％ＲＨの環境下で２４時間放置後、同環境下で電子写真学会が発行するテストチャートを複写し、それぞれ１０００枚印字し、１０００枚目の印刷状態（かすれ、スジ）をそれぞれ比較し、下記の、次の基準で１０人が評価した。
１０点：差異なし（かすれもスジもない）
５点：やや差異が見られる（目立たないが、かすれ、スジがある。）
１点：差異が見られる（かすれ、スジが明確に観察される。）
これを１０人分合計した点数で次の基準で分類した。
◎：７５点以上
○：５０点以上７５点未満
△：２５点以上５０点未満
×：２５点未満    。
【００６３】
Ｇ．印字耐久性
複写機を２０℃×６５％ＲＨの環境下で２４時間放置後、電子写真学会が発行するテストチャートを１００００枚印字し、１枚目と１００００枚目の印刷状態（かすれ、スジ）をそれぞれ比較し、下記の、次の基準で１０人が評価した。
１０点：差異なし（かすれもスジもない）
５点：やや差異が見られる（目立たないが、かすれ、スジがある。）
１点：差異が見られる（かすれ、スジが明確に観察される。）
これを１０人分合計した点数で次の基準で分類した。
◎：７５点以上
○：５０点以上７５点未満
△：２５点以上５０点未満
×：２５点未満    。
【００６４】
Ｈ．導電ブラシ抵抗値
ステンレス金属板上にブラシを置き、ブラシの芯材に片側２５ｇの重りを両側に載せ、抵抗計（ＴＯＡＫＤＤ社製  ＳＭ−８２１３）を用いて１０Ｖ印可した時の抵抗値を測定した。測定は、２０℃×６５％ＲＨの環境下にブラシを２４時間放置した後、同環境下で測定した。
【００６５】
Ｉ．単糸繊度ＣＶ％
オートバイブロ式Ｄｅｎｉｅｒ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ（サーチ株式会社製  ＤＣ−１１Ｂ）を用いて、２０℃×６５％ＲＨ環境下で、ポリアミド繊維試長５ｃｍに１．１１ｄｔｅｘ当たり０．１ｇの初荷重をかけて、繊維試料の振動から繊度（Ｄ）を測定した。これをポリアミド繊維中の全単糸について各３回ずつ測定し、ＣＶ％を算出した。
Ｄ＝２．２０５×１０８×（Ｗ／Ｌ２Ｆ２）
Ｄ：デニール値（ｄ）
Ｗ：重量（ｇ）
Ｌ：試料長（ｃｍ）
Ｆ：糸の振動数（Ｈｚ）    。
【００６６】
実施例１
ポリアミドを構成するジカルボン酸成分がセバシン酸１００％で、ジアミン成分がヘキサメチレンジアミン１００％のナイロン６１０（相対粘度２．７）に、平均粒径０．０３５μｍのカーボンブラックとして、ファーネスブラックを練り込み導電性ナイロン６１０ペレットを製造した。次いで溶融温度２８０℃で溶融し、サンド粗さ１００メッシュ及び略多角形状の断面を有する金属短繊維の焼結フィルターを用いてポリマーを濾過した後、孔径０．２５ｍｍの丸孔口金から吐出し、冷却させた後、紡糸油剤を水で希釈し糸条付着量が０．７％となるように給油し、引取速度８００ｍ／分、紡糸ドラフト９０、給油位置（口金直下から給油点までに距離）４０００ｍｍで未延伸糸を巻取った。つづいて温度２５℃、絶対湿度１６．６ｇ／ｍ３の環境下で４８時間未延伸糸をエージングした後、延伸機の供給ローラー速度２００ｍ／分、熱板温度１７０℃、延伸ローラー速度５００ｍ／分で延伸し、続いてダウンツイスターを用いて繊維に１５Ｔ／ｍのヨリを掛け１１０デシテックス４８フィラメント導電性ポリアミド繊維を得た。カーボンブラックの含有量は２５質量％である。
【００６７】
得られた導電性ポリアミド繊維を１周３ｍのカセ採り機を用いて、１万回カセ採りを行い、約１１０万デシテックスのトウの形態とした後、９８℃の熱水で３０分間熱処理を行い、引っ張り強さ０．５Ｎのクラフト紙でトウを巻き、ギロチンカッターにて繊維長１．５ｍｍ短繊維状にカットし導電性ポリアミド短繊維を得た。得られた導電性ポリアミド短繊維に、電着処理剤として、コロイダルシリカ（日産化学工業株式会社製  スノーテックス−Ｏ）５０ｇ／Ｌ水溶液とアルミナゾル（日産化学工業株式会社製  アルミナゾル−１００）５０ｇ／Ｌ水溶液を混合比６：１の割合で混合した４０℃の水溶液に３０分に浸し、電着加工を施した。次に、１２０℃で４５分間乾燥後、４０メッシュの金網で篩いを実施し繊維の直径３０μｍの導電性フロックを得た。
【００６８】
次に円柱のステンレス製金属棒である芯材に導電性カーボンを含有したアクリル樹脂の接着剤を塗布し、２万Ｖの電圧を掛け、ダウンメソッドにより静電気植毛を行い、１８０℃で乾燥、除毛、シャーリングの工程を得てブラシを作成した。その結果を表１に示す。
【００６９】
実施例２
ポリアミドを構成するジカルボン酸成分がセバシン酸１００％で、ジアミン成分が１，５−ペンタンジアミン１００％のナイロン５１０（相対粘度２．７）に平均粒径０．０３５μｍのカーボンブラックとしてファーネスブラックを練り込んだ以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７０】
実施例３
ナイロン６１０に平均粒径０．０５０μｍのカーボンブラックとしてチャンネルブラックを練り込んだ以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７１】
実施例４
単糸繊度が３．０ｄｔｅｘ（１４４デシテックス４８フィラメント）とした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７２】
実施例５
カーボンブラックとしてファーネスブラックの含有量が１５質量％とした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７３】
実施例６
カーボンブラックとしてファーネスブラックの含有量が３５質量％とした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７４】
比較例１
ポリアミドを構成する成分がε−カプロラクタム１００％のナイロン６（相対粘度２．６）を使用し、濾過条件をサンド粗さ８０メッシュ及び金網フィルターとした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表２に示す。
【００７５】
比較例２
ナイロン６１０に平均粒径０．０８５μｍのカーボンブラックとしてサーマルブラックを練り込み、濾過条件をサンド粗さ８０メッシュ及び金網フィルターとして単糸繊度ＣＶ％を１０．７％とした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表２に示す。
【００７６】
比較例３
単糸繊度が８．５ｄｔｅｘ（１７０デシテックス２０フィラメント）となるようにし、濾過条件をサンド粗さ８０メッシュ及び金網フィルターとした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７７】
比較例４
ナイロン６１０に平均粒径０．０３５μｍのカーボンブラックとしてファーネスブラックを含有量４５質量％となるように練り込み、濾過条件をサンド粗さ８０メッシュ及び金網フィルターとした以外は実施例１と同様に導電性ポリアミド繊維、導電性フロック、導電性ブラシを作製した。その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2019049065.tif 000002
【００７９】
表１（実施例１〜６）の結果から、本発明の導電性ポリアミド繊維は、印字耐久性および印刷画像に優れた導電ブラシが得られることがわかる。
【００８０】
これに対し、ポリアミドにナイロン６を用いた導電性ポリアミド繊維（比較例１）は、寸法安定性、剛直性に劣るため、印字画像に難があり、印字耐久性に問題があることが分かる。
【００８１】
導電性ポリアミド繊維（比較例２）は、単糸繊度バラツキがあるため、印字画像に難があり、印字耐久性に問題があることが分かる。
【００８２】
単糸太繊度の導電性ポリアミド繊維（比較例３）は、ブラシの高密度化ができないため、印字耐久性に難があり、印字画像に問題があることが分かる。
【００８３】
カーボンブラックとしてファーネスブラックを４５％含有させた導電性繊維（比較例４）は、単糸繊度バラツキがあるため、印字画像に難があり、印字耐久性に問題があることが分かる。