CN101080517A - 导电性纤维以及刷子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有导电性物质的导电性纤维，该导电性纤维是导电性能的不均匀少而具有稳定的导电性能的纤维。该导电性纤维是在成纤性聚合物中含有炭黑作为主要导电性成分的导电性纤维，该炭黑包含至少下述(A)、(B)2种导电性炭黑以(A)/(B)(重量比)＝90/10～10/90的比例混合的导电性炭黑的混合物，而且该导电性成分中含有10～35重量％的该混合物，(A)平均粒径为20μm～70μm，而且JIS K5101中规定的吸油量为100～600ml/100g的导电性炭黑；(B)相对于上述(A)导电性炭黑的平均粒径的比值为1.1～3，而且相对于(A)导电性炭黑的上述吸油量的比值为0.9～0.2的导电性炭黑。
Description
技术领域
以前，作为具有除电性能的纤维，例如使其含有导电性炭黑而赋予导电性能(专利文献1，专利文献2等)。这样，由于炭黑廉价而且具有优异的导电性，所以被广泛地应用。但是，导电电阻在10-8～10-12Ω/cm的范围，即在中高电阻范围下时存在电阻很不均匀的问题。这是由于碳的导电性表现机制所引起的，当炭黑为低浓度时没有导电性，但是如果超过某程度的浓度，则显现出激增的导电性。因此，如上述的导电电阻在10-8～10-12Ω/cm的范围，在刚显现导电性至导电性饱和为止之间，炭黑即使在相同浓度下，也有容易产生导电性不均匀的问题。
专利文献1：日本专利特开2005-194650号公报
专利文献2：日本专利特开2006-9117号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种含有导电性炭黑作为导电性物质的导电性纤维，该导电性纤维是导电性能的不均匀少而具有稳定的导电性能的纤维。
本发明涉及在成纤性聚合物中含有炭黑作为主要导电性成分的导电性纤维，其中，该炭黑至少包含下述(A)、(B)2种导电性炭黑以(A)/(B)(重量比)＝90/10～10/90的比例混合的导电性炭黑混合物。
(A)平均粒径为20μm～70μm，而且JIS K5101中规定的吸油量为100～600ml/100g的导电性炭黑。
(B)相对于上述(A)导电性炭黑的平均粒径的比值为1.1～3，而且相对于上述(A)导电性炭黑的上述吸油量的比值为0.9～0.2的导电性炭黑。
这里，上述导电性纤维的截面电阻值优选为10-8～10-12Ω/cm。
另外，本发明的导电性纤维优选为芯鞘型复合纤维。
这里，导电性纤维为芯鞘型复合纤维时，芯成分中优选含有10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物。
另外，导电性纤维为芯鞘型复合纤维时，鞘成分中也可以含有10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物。
另一方面，作为本发明的导电性纤维，还可以向成为基质成分的成纤性聚合物中均一地共混10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物，使纤维横截面总体成为导电性成分。
另外，本发明还涉及使用以上导电性纤维的刷子。
发明效果
本发明的导电性纤维通过含有用于赋予导电性的具有至少2种特性的炭黑，从而可以提供电阻值更稳定的导电性纤维。
附图说明
图1是本发明的导电性纤维的截面示意图。
图2是本发明的导电性纤维的截面示意图。
图3是本发明的导电性纤维的截面示意图。
图4是本发明的导电性纤维的截面示意图。
符号说明
1：鞘成分
2：芯成分
具体实施方式
本发明的导电性纤维中，作为混合导电性炭黑的基质聚合物，可列举：尼龙-6、尼龙-6，6、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯等的成纤性聚合物。这些基质聚合物中，可以实施作为第3成分的共聚合，还可以含有二氧化钛等消光剂。例如，基质聚合物使用聚酯时，如果将间苯二甲酸、己二酸等相对于酸成分总量为10～20摩尔％左右进行共聚合，则在纺丝性上较理想，另外，二醇成分除乙二醇以外，还可以变更或共聚合1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇等二醇成分。
另外，本发明的导电性纤维可以是包含上述所示的单一聚合物的纤维，也可以是芯鞘型复合纤维。这时，导电性成分可以配置在芯，也可以配置在鞘。作为复合纤维时，从纺丝性和成本方面考虑，任一种情况下导电性成分的比例均通常在纤维整体的10～20重量％的范围。
芯作为导电性成分时，特别是纺丝性和纤维强度优异，而且由于鞘聚合物中含有消光剂而使审美性优异，所以优选。另一方面，鞘中配置导电性成分时，使导电性纤维的表面电阻值均一化，所以优选。这里，导电性成分以外的聚合物由成纤性聚合物构成。作为上述成纤性聚合物，例如可列举：聚酯、尼龙-6、尼龙-6，6、聚丙烯等，特别是聚酯，由于其具有良好的手感、优异的加工工序操作性、良好的耐化学性，所以优选，更优选聚对苯二甲酸乙二酯。作为聚酯的特征，与尼龙等相比，其纤维硬挺度强，特别是通过将杨氏模量调节至70cN/dtex或70cN/dtex以上，而使其用于复印机所用的导电性刷子时，可得到提高调色剂的刮取性等良好结果。
本发明的导电性纤维，为了赋予导电性而含有炭黑，该导电性炭黑可以使用公知的物质，例如可列举：乙炔黑、油炉法炭黑、热裂炭黑、槽法炭黑、ケツチエン炭黑、碳纳米管等，这些通常可以分散在基质聚合物中使用。这里，作为基质聚合物，可使用上述各种成纤性聚合物。
在得到本发明的导电性纤维时，重要的是作为导电性成分使用共混具有至少2种或2种以上特性的炭黑所得的炭黑混合物。
首先，一方面(A)炭黑的平均粒径为20μm～70μm，优选30μm～60μm。平均粒径不足20μm时，将炭黑分散到基质聚合物中时难以均匀地分散，由于凝聚导致纺丝时丝线断裂增多等，工序上的成品率降低。另一方面，平均粒径超过70μm时，除纺丝时丝线断裂的问题以外，为了得到期望的导电性能而需要更大量的炭黑，在成本上不理想。
另外，(A)炭黑根据JIS K5101规定的吸油量为100～600ml/100g，优选为150～300ml/100g。吸油量不足100ml/100g时，炭黑的织构过于发达，流动性低下导致纺丝时丝线断裂增多等，工序上的成品率降低。另一方面，吸油量超过600ml/100g时，织构的发达度降低，但为了表现出导电性而需要大量的炭黑，成本增大，所以不理想。
以上的(A)导电性纤维可以单独使用1种，也可以并用2种或2种以上。
作为(A)导电性炭黑的市售品，可列举：三菱化学制“ケツチエンブラツク”、东海化学制“ト一カブラツク”、电气化学工业制“デンカブラツク”等。
这里，炭黑仅为一般的单一特性成分时，存在纤维的导电电阻在如10-8～10-12Ω/cm的中～高电阻范围下电阻值容易不均匀的问题。这是由于炭黑的导电性表现机制所引起的，当炭黑为低浓度时没有导电性，但是如果超过某程度的浓度，则显现出激增的导电性，进一步提高添加量则相当于所谓饱和的性状的正中间部分。为了抑制这些，本发明中，通过将至少具有不同特性的2种或2种以上的炭黑共混，从而使炭黑的电阻值更加稳定化。
即，本发明中通过共混(B)导电性碳从而使导电电阻稳定化，其中所述(B)导电性碳相对于作为基础的上述(A)炭黑的平均粒径的比值为1.1～3，以及吸油量的比值为0.9～0.2。平均粒径的比值不足1.1时，没有导电电阻稳定化的效果，需要共混该平均粒径比值或该平均粒径比值以上的。另一方面，若平均粒径的比值超过3，则纺丝方面的表现大幅降低。
另外，对于吸油量，比值超过0.9时，织构发达的程度方面几乎没有差别，而没有电阻稳定化的效果。另一方面，比值不足0.2时，几乎没有赋予导电性的效果。
以上的(B)导电性炭黑，可以单独使用1种，也可以并用2种或2种以上。
作为(B)导电性炭黑的市售品，可列举：三菱化学制“ケツチエンブラツク”、东海化学制“ト一カブラツク”、电气化学工业制“デンカブラツク”等。
(A)导电性炭黑与(B)导电性炭黑的混合比例，根据期望的电阻范围而确定，但通常如果在(A)/(B)(重量比)为90/10～10/90，优选为30/70～70/30的范围内共混，则可以得到导电电阻的稳定化。其理由至今仍不明确，但认为是通过共混粒径、织构发达度不同的炭黑，从而与单独使用时相比，相对于碳的添加量的导电度变化性状变得缓慢之故。
另外，往导电性成分中共混的包含上述(A)～(B)成分的炭黑的添加量优选为10～35重量％，更优选为10～25重量％。不足10重量％时，不能提高导电度，另一方面，若超过35重量％，则聚合物的流动性变差，在纺丝工序上不理想。导电性炭黑的添加量可以根据所用的炭黑的种类而适宜地调节。
本发明的导电性纤维的剖图的示例如图1～图4。
其中，图1是往作为基质成分的成纤性聚合物中，均一地共混包含至少(A)～(B)成分的导电性炭黑的混合物，使纤维横截面总体均为导电性成分的导电性纤维。
另外，图2～图4为芯鞘型导电性复合纤维的一例。这里，符号1为鞘成分，符号2为芯成分。图2、图4为在芯成分中配置导电性成分的示例，图3为在鞘成分中配置导电性成分的示例。而且，导电性成分在芯中时，也可以为如图4的异形形状。这时，尖细头端部必须使鞘成分中没有被覆芯成分的部分的比例占鞘成分总体外周的5％或5％以下。假设鞘成分中没有被覆芯成分的部分的比例超过鞘成分总体外周的5％，则芯与鞘剥离，或导电性炭黑成分脱落等，成为污染的原因的可能性变高。
这里，图1的导电性纤维的情形，往作为基质成分的成纤性聚合物中，均一地共混10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物，使纤维横截面总体成为导电性成分。
另外，图2和图4的芯鞘型复合纤维的情形，芯成分中含有10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物。
进一步，图3的芯鞘型复合纤维的情形，鞘成分中可以含有10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物。
本发明的导电性纤维是纤维物性和实际使用时的耐久性优异的具有除电性能的导电性纤维，可适用于安装入复印机、打印机等OA机器中的带电刷、除电刷、清洁刷。
这种具有除电性能的刷子可通过下述方法得到，例如：将本发明的导电性纤维绒头织造后，用具有导电性的背面上胶剂背面上胶，然后在圆柱状的金属棒上卷绕切成宽10～30mm的绒头带，或者仅将绒头粘贴到板上裁成刷子状。
实施例
以下通过实施例进一步具体地说明本发明，但本发明并不限定于此。
(1)吸油量
基于JIS K 5101测定。
(2)平均粒径
使用岛津制作所制的激光衍射式粒度分布测定装置SALD-200VER测定炭黑的平均粒径。
(3)纤维的强度·延度
基于JIS L 1013测定。
(4)纤维端面间内部电阻值
以下称为“截面电阻值”。使纤维轴方向的长度为2.0cm，沿横截面方向切出纤维的两端，将在纤维的该两截面上附着Agドウタイト(含有银颗粒的导电性树脂涂料，藤仓工业制)的样品在电绝缘性聚对苯二甲酸乙二酯薄膜上，在温度20℃相对湿度40％的条件下，对该Agドウタイト附着面施加1kV的直流电压，求出流过两截面间的电流值，根据欧姆定律算出电阻值(Ω/cm)。
实施例1
作为导电性物质，将平均粒径30μm、吸油量130ml的导电性炭黑(A)(电气化学工业制“デンカブラツク”)10重量份，与平均粒径50μm、吸油量80ml的导电性炭黑(B)(电气化学工业制“デンカブラツク”)9重量份，与间苯二甲酸15mol％共聚合的聚对苯二甲酸乙二酯81重量份进行共混。将其作为导电性成分作为芯，以聚对苯二甲酸乙二酯作为鞘成分，按重量比10/90的比例熔融挤出后，得到如图2所示截面的50dtex/24单丝的芯鞘型复合纤维。重复该操作3次，测定3根复合纤维各自的截面电阻值，电阻值在5×10-9Ω/cm～9×10-9Ω/cm的范围内，不均匀少，较理想。
比较例1
作为导电性物质，将平均粒径30μm、吸油量130ml的导电性炭黑(A)(电气化学工业制“デンカブラツク”)15重量份，与间苯二甲酸15mol％共聚合的与实施例1中所用的同样的聚对苯二甲酸乙二酯85重量份共混。将其作为导电性成分作为芯，以与实施例1一样的聚对苯二甲酸乙二酯作为鞘成分，按重量比10/90的比例熔融挤出后，得到如图2所示截面的50dtex/24单丝的芯鞘型复合纤维。重复该操作3次，测定3根复合纤维各自的截面电阻值，电阻值在5×10-9Ω/cm～7×10-10Ω/cm的范围内，产生了不均匀。
产业实用性
本发明的导电性纤维作为导电性物质含有导电性炭黑，其导电性能的不均匀少且具有稳定的导电性能，所以是纤维物性和实际使用时的耐久性优异的具有除电性能的导电性纤维，可适宜地用作置入复印机、打印机等OA机器中的带电刷、除电刷、清洁刷。
Claims (7)
1.导电性纤维，其为在成纤性聚合物中含有炭黑作为主要导电性成分的导电性纤维，其中该炭黑包含至少下述(A)、(B)2种导电性炭黑以(A)/(B)(重量比)＝90/10～10/90的比例混合的导电性炭黑的混合物，
(A)平均粒径为20μm～70μm，而且JIS K5101中规定的吸油量为100～600ml/100g的导电性炭黑；
(B)相对于上述(A)导电性炭黑的平均粒径的比值为1.1～3，而且相对于上述(A)导电性炭黑的上述吸油量的比值为0.9～0.2的导电性炭黑。
2.权利要求1中所述的导电性纤维，其截面电阻值为10-8～10-12Ω/cm。
3.权利要求1或2中所述的导电性纤维，其为芯鞘型复合纤维。
4.权利要求3中所述的导电性纤维，其中芯鞘型复合纤维的芯成分中含有10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物。
5.权利要求3中所述的导电性纤维，其中芯鞘型复合纤维的鞘成分中含有10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物。
6.权利要求1或2中所述的导电性纤维，其中向成为基质成分的成纤性聚合物中均一地共混10～35重量％的至少上述(A)、(B)2种导电性炭黑的混合物，使纤维横截面总体成为导电性成分。
7.使用权利要求1～6中任一项所述的导电性纤维的刷子。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20071128 |