JP2007244545A - 工業ブラシ用毛材および工業ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の合成樹脂製の工業ブラシ用毛材に比べて洗浄対象物上に付着した汚れや異物を満遍なく除去することが出来るとともに、基盤上にすり傷等を付けることがない工業ブラシ用毛材およびこの工業ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用した工業ブラシの提供。
【解決手段】合成樹脂モノフィラメントからなるカットブリッスルの少なくとも一端にテーパー部を有し、このテーパー部先端からカットブリッスルの後端にかけて、カットブリッスルの外周にその長さ方向に沿って連続した螺旋状の溝または突条を有することを特徴とする工業ブラシ用毛材およびこの工業ブラシ用毛材を使用した工業ブラシ。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板、液晶基板、磁気ディスクなどの精密機械洗浄処理や錆取りなどの表面仕上げ研磨処理などに使用するのに適した工業ブラシ用毛材およびこの工業ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用した工業ブラシに関するものである。

従来、工業ブラシ用毛材としては、容易に加工できることから、合成樹脂製毛材が多用されてきた。しかし、従来の合成樹脂製毛材は、基台に植毛してブラシに加工する際には、毛の長さを揃えるために切断加工を行う必要があり、毛材の長さに誤差が生じるためによる洗浄対象物の破損やキズの発生、さらには汚れ再付着などの問題があった。

この問題を解決するために、これまでに様々な手法がなされており、例えば、回転する円盤状の研磨板に毛材を植毛したブラシの毛先を押しつけて加工するブラシ（例えば、特許文献１参照）が知られている。この毛先加工を施したブラシは、加工された部位に削れカスが残るため、このブラシを半導体基板等の洗浄に使用した場合には、削れカスが基板上に付着したり、基板上にすり傷（スクラッチ）が生じたりする場合があり、このすり傷によって基板上の配線を断線するなどの不具合を招いていた。

また、合成繊維を用いた洗浄用ブラシであって、毛先を溶解処理してテーパー形状に加工したブラシ（例えば、特許文献２参照）が知られている。この毛先がテーパー形状に加工された毛材を植毛したブラシは、洗浄時に基板に与える衝撃を少なくし、基盤上にすり傷等を与えることが少ないなどの利点を有するが、毛材が柔らかいために、十分な汚れ除去性能を発揮することができなかった。

つまり、従来技術による合成樹脂製毛材では、工業ブラシとして使用した場合に、基盤上にすり傷等を与えることなく、基板に付着した汚れや異物を十分に除去することができないため、これらの性能を全て満足する工業ブラシ用毛材の実現が強く求められているのが実状であった。
特開平４−０９６７０９号公報 特開２００３−０００３４９号公報

本発明の目的は、従来の合成樹脂製の工業ブラシ用毛材に比べて洗浄対象物上に付着した汚れや異物を満遍なく除去することが出来るとともに、基盤上にすり傷等を付けることがない工業ブラシ用毛材およびこの工業ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用した工業ブラシを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明によれば、合成樹脂モノフィラメントからなるカットブリッスルの少なくとも一端にテーパー部を有し、このテーパー部先端からカットブリッスルの後端にかけて、カットブリッスル外周にその長さ方向に沿って連続した螺旋状の溝または突条を有することを特徴とする工業ブラシ用毛材が提供される。

なお、本発明の工業ブラシ用毛材においては、前記合成樹脂モノフィラメントの断面形状が非円形であること、合成樹脂モノフィラメントがポリエステル系樹脂からなることがいずれも好ましい条件として挙げられ、これらの条件を満たした場合には、さらに優れた性能を発揮する。

また、本発明の工業ブラシは、前記工業ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用したものであり、従来の合成樹脂製の工業ブラシ用毛材に比べて洗浄対象物上に付着した汚れや異物を満遍なく除去することが出来るとともに、基盤上にすり傷等を付けることがないなどの優れた性能を発揮する。

本発明の工業ブラシ用毛材は、以下に説明するとおり、合成樹脂モノフィラメントからなるカットブリッスルの少なくとも一端にテーパー部を有するために、狭い隙間に付着した異物を効果的に除去することができるとともに、洗浄対象物にすり傷など付けることがなく、さらにテーパー部の先端からカットブリッスルの後端にかけての外周に、その長さ方向に沿って連続した螺旋状の溝または突条を有するため、従来の工業ブラシ用毛材に比べて基盤上の汚れをより効果的に除去することができる。したがって、特に、この工業ブラシ用毛材を半導体基板、液晶基板、磁気ディスクなどの精密機械洗浄処理や錆取りなどの表面仕上げ研磨処理用の工業ブラシに使用した場合には、これらの性能を遺憾なく発揮することができる。

以下、本発明の工業ブラシ用毛材について図１に従って説明する。

図１は本発明の工業ブラシ用毛材の第一実施例を示した側面図であり、１は工業ブラシ用毛材、２はテーパー部、３ａは螺旋状の溝、４は工業ブラシ用毛材１の断面を示している。

また、図２は本発明の工業ブラシ用毛材の第二実施例を示した側面図であり、１は工業ブラシ用毛材、２はテーパー部、３ｂは螺旋状の突条、４は工業ブラシ用毛材１の断面を示している。

本発明の工業ブラシ用毛材１は、図１および図２から明らかなように、合成樹脂モノフィラメントからなるカットブリッスルの少なくとも一端にテーパー部２を有し、このテーパー部２の先端からカットブリッスルの後端にかけて、カットブリッスル外周にその長さ方向に沿って連続した螺旋状の溝３ａ（図１）または突条３ｂ（図２）を有することを特徴とする。

本発明の工業ブラシ用毛材１のテーパー部２は、狭い隙間に付着した異物を効果的に除去することができるとともに、洗浄対象物にすり傷など付けることなく洗浄することができる上で重要な形態である。

また、本発明の工業ブラシ用毛材１の螺旋状の溝３ａまたは突条３ｂは、従来の工業ブラシ用毛材よりも優れた清掃効果を得る上で重要な形態である。

つまり、本発明の工業ブラシ用毛材１のように、テーパー部２と螺旋状の溝３ａまたは突条３ｂを兼ね備えていない場合は、半導体基板、液晶基板、磁気ディスクなど基盤上にすり傷などを与えやすくなるばかりか、基盤上に付着した汚れや異物を十分に除去しにくくなり、清掃性効果の向上が期待できなくなるのである。

また、工業ブラシ用毛材１には、上述のとおり、狭い隙間の汚れや異物を除去するとともに洗浄対象物に傷を与えず、保護する機能も要求されるが、さらにこれらの要求特性をバランス良く発揮することができるとの理由から、断面４の形状は、円形以外の非円形状、例えば、四角形や六角形などの多角形、六葉形や八葉形などの多葉形、または図２の断面４に示すように、フィン状の突条３ｂを有する形状などが好ましい。

ここで、本発明の工業ブラシ用毛材１となる合成樹脂モノフィラメントの素材には、ポリエステル系樹脂やポリアミド系樹脂を始め、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂を使用することができるが、以下に説明するように、アルカリ減量加工法を利用してテーパー２を容易に加工することができるという理由から、ポリエステル系樹脂の使用が好ましい。

なお、ポリエステル系樹脂の具体的な種類としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネートなどの脂肪族ポリエステルなどが挙げられるが、特に本発明の工業ブラシ用毛材１については、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートの使用がより好ましい。

また、本発明の工業ブラシ用毛材１には、本発明の目的を阻害しない範囲であれば、上記の合成樹脂に、耐熱剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、酸化防止剤、染料および顔料などの慣用の各種添加剤を任意に含有することもできる。

次に、本発明の工業ブラシ用毛材１の製造方法について説明する。

まず、本発明の工業ブラシ毛材１となる合成樹脂モノフィラメントは、公知の溶融紡糸方法、例えば、合成樹脂および必要に応じて各種添加剤を所定量添加した混合物を公知の溶融紡糸機に供給した後、所望の形状の孔を有する紡糸口金から混合物の溶融物を溶融押出し、冷却および延伸工程を経て得ることができる。

そして、得られた合成樹脂モノフィラメントは、撚糸機に掛けて捩り加工され、その表面に連続した螺旋状の溝３ａまたは突条３ｂが形成される。この際、合成樹脂モノフィラメントは捩りを戻そうと働くため、熱処理を行いながら捩り加工を施すと良い。

次に、捻り加工された合成樹脂モノフィラメントは一旦集束した後、所望の長さに切断され、カットブリッスルの束に加工される。

その後、得られたカットブリッスルの少なくとも一端にテーパー部２を形成するが、テーパー部２を形成する方法としては、例えば、カットブリッスルの切断端部の片方または両方を酸またはアルカリ液に浸漬して合成樹脂を溶解する減量加工法を挙げることができる。

こうして得られた工業ブラシ用毛材１は、工業ブラシとして植毛されるが、工業ブラシの製造方法については、公知の方法で製造することができ、特に限定はされない。

以上、説明したとおり、本発明の工業ブラシ用毛材１は、洗浄対象物上に付着した汚れや異物を満遍なく除去することが出来るとともに、洗浄対象物にへすり傷等を付けることなく洗浄することができる。そして、本発明の工業ブラシ用毛材１を工業ブラシの少なくとも一部に使用した場合には、これらの特性を遺憾なく発揮し、その実用性は極めて高い。

以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に何ら限定されるものではない。

なお、本発明の工業ブラシ用毛材の評価方法については、得られた工業ブラシ用毛材を使用してロールブラシを作成し、以下の方法で行った。

なお、ロールブラシの作成については、次の通り行った。すなわち、実施例および比較例で得られた工業ブラシ用毛材を、厚さ０．５ｍｍ、幅約１５ｍｍの金属製チャンネルプレート（ブラシ基台）上に、工業ブラシ用毛材の中間点がチャンネルプレートの長さ方向の中心軸上に乗り、かつチャンネルプレートの長さ方向に対し垂直になるように並べていく。

その後、並べられた工業ブラシ用毛材の上に、チャンネルプレートと同じ長さで、直径約１ｍｍの金属線をチャンネルプレートの長さ方向の中心軸に合わせて載せ、チャンネルプレートの長さ方向の中心軸を対称軸としてチャンネルプレートを折り曲げ、工業ブラシ用毛材をチャンネルプレートと金属線とで挟固しつつ、かつ工業ブラシ用毛材をその中心点で折り曲げることにより、毛丈４５ｍｍのチャンネルブラシを作成した。

その後、さらにこのチャンネルブラシの一端を金属シャフト表面に溶接等で固定し、金属シャフト表面上を螺旋状に巻き付けて、直径６０ｍｍのロールブラシを作成した。

〔液晶基板の洗浄性能〕
得られたロールブラシを液晶基板（７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）上に接触させ、加温した純水を噴霧しながら５００ｒｐｍの回転で液晶基板を洗浄した。

その後、液晶基板の表面を光学顕微鏡もしくは走査型電子顕微鏡にて観察し、汚れや異物の付着状態を確認した。なお、判定基準は以下の３段階とした。
Ａ・・液晶基板上の汚れや異物の数が０〜１５の範囲であった、
Ｂ・・液晶基板上の汚れや異物の数が１５〜５０の範囲であった、
Ｃ・・液晶基板上の汚れや異物の数が５０以上であった。

〔洗浄後液晶基板上のすり傷〕
上記評価方法と同時に、洗浄後の液晶基板の表面を光学顕微鏡もしくは走査型電子顕微鏡で観察し、すり傷の発生状態を確認した。なお、判定基準は以下の３段階とした。
１・・液晶基板上のすり傷の数が０〜５の範囲であった、
２・・液晶基板上のすり傷の数が６〜１５の範囲であった、
３・・液晶基板上のすり傷の数が１５以上であった。

〔実施例１〕
十分に予備乾燥したポリブチレンテレフタレート樹脂（東レ（株）製“トレコン”１２００Ｓ、以下ＰＢＴと言う）を押出型紡糸機に供給し、加熱溶融されたＰＢＴ樹脂を糸断面形状に対応する形状のノズルから押出し、直ちに３０℃の水中で冷却固化した。

その後、５５℃の温水、さらに８５℃の乾熱下で４．１倍に延伸し、乾熱雰囲気中で弛緩熱処理を行って三角形断面を有する外接円直径０．２１０ｍｍの合成樹脂モノフィラメントをボビンに巻取った。

さらに、この合成樹脂モノフィラメントに捻り加工を施して、その外周に連続した螺旋状の溝を形成し、さらに５５ｍｍの長さに切断してカットブリッスルを得た。

そして、カットブリッスルの両端をアルカリ液に浸漬してその先端部分をテーパー状に加工し、長さ５０ｍｍの工業ブラシ用毛材を作製した。

〔実施例２〕
合成樹脂モノフィラメントの断面形状を六葉形に変更したこと以外は、実施例１と同じ方法で工業ブラシ用毛材を作製した。

〔実施例３〕
図２に示すようなフィン状の突条を有し、外接円直径０．２５０ｍｍの合成樹脂モノフィラメントに変更したこと以外は、実施例１と同じ方法で工業ブラシ用毛材を作製した。

〔実施例４〕
ＰＢＴをポリトリメチレンテレフタレート樹脂（Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製“ＣＯＲＴＥＲＲＡ”ＣＰ５１３０００、以下ＰＴＴと言う）に変更したこと以外は、実施例１と同じ方法で工業ブラシ用毛材を作製した。

〔比較例１〕
合成樹脂モノフィラメントの断面を円形に変更し、捩り加工を施さなかったこと以外は、実施例１と同じ方法で工業ブラシ用毛材を作製した。

〔比較例２〕
カットブリッスルの両端にテーパー状に加工しなかったこと以外は、実施例１と同じ方法で工業ブラシ用毛材を作製した。

〔比較例３〕
合成樹脂モノフィラメントに捩り加工施さなかったこと以外は、実施例１と同じ方法で工業ブラシ用毛材を作製した。

〔比較例４〕
ナイロン６１０樹脂（東レ（株）製 Ｍ２００１、以下Ｎ６１０と言う）を押出型紡糸機に供給し、加熱溶融されたＮ６１０を糸断面形状に対応する形状のノズルから押出し、直ちに３５℃の水中で冷却固化した。

その後、７０℃の温水、さらに１３０℃の乾熱下で４．２５倍に延伸し、乾熱雰囲気中で弛緩熱処理を行って三角形断面を有する外接円直径０．２１０ｍｍの合成樹脂モノフィラメントをボビンに巻取った。

そして、この合成樹脂モノフィラメントを５０ｍｍの長さに切断し、得られたカットブリッスルを工業ブラシ用毛材として使用した。

表１の結果から明らかなように、本発明の工業ブラシ用毛材を使用したロールブラシ（実施例１〜４）は、液晶基板上の汚れは皆無に等しく、満遍なく除去されており、すり傷等の発生もなく表面仕上がり具合は極めて良好であった。

これに対して、本発明の条件を満足しない工業ブラシ用毛材をロールブラシに使用した場合（比較例１〜４）は、実施例の結果に比べて、いずれも洗浄性能に欠けるばかりか、液晶基板上にすり傷等が付きやすく、例えば、捩り加工を施していない工業ブラシ用毛材を使用したロールブラシ（比較例１、３および４）は、液晶基板上の汚れを十分に除去することができずに清掃性能に欠けたものとなり、また、カットブリッスルの一端にテーパー形状が形成されていない工業ブラシ用毛材（比較例２および４）は液晶基板上にすり傷等が付きやすかった。

以上、説明したとおり、本発明の工業ブラシ用毛材は、洗浄対象物上の汚れや異物を満遍なく除去することができるとともに、洗浄対象物にすり傷等を付けることなく洗浄することができることから、特に半導体基板、液晶基板、磁気ディスクなどの精密機械洗浄処理や錆取りなどの表面仕上げ研磨処理用の工業ブラシへの使用に極めて好適である。また、本発明の工業ブラシ用毛材を使用した工業ブラシとしては、実施例で紹介したロールブラシを始め、チャンネルブラシ、直線ブラシ、ホイールブラシ、カップブラシ、ネジリ型ブラシおよびナイブレットブラシなどの各種工業ブラシとしても使用することができ、その利用範囲は極めて広い。

本発明の工業ブラシ用毛材の第一実施例を示し、（イ）は側面図、（ロ）は断面図である。 本発明の工業ブラシ用毛材の第二実施例を示し、（イ）は側面図、（ロ）は断面図である。

符号の説明

１ 工業ブラシ用毛材
２ テーパー部
３ａ 溝
３ｂ 突条
４ 断面

Claims (4)

1. 合成樹脂モノフィラメントからなるカットブリッスルの少なくとも一端にテーパー部を有し、このテーパー部先端からカットブリッスルの後端にかけて、カットブリッスルの外周にその長さ方向に沿って連続した螺旋状の溝または突条を有することを特徴とする工業ブラシ用毛材。
2. 前記合成樹脂モノフィラメントの断面形状が非円形であることを特徴とする請求項１に記載の工業ブラシ用毛材。
3. 前記合成樹脂モノフィラメントがポリエステル系樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の工業ブラシ用毛材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の工業ブラシ用毛材を少なくとも一部に使用した工業ブラシ。

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