JPS60246814A - 静電防止ヘアーブラシ用フイラメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 歯ブラシやヘアーブラシなどのブラシへの応用に豚の剛
毛に代わりうる数多くの合成材料がこれまでに提案され
てきている。ナイロン、ポリエステルのモノフィラメン
トがこれらの用途に用いられてきてもいる。しかしなが
ら、特にヘアーブラシの場合にみられるように、相対湿
度が５Ｄ％以下のような乾燥気候や寒冷冬期には殊に顕
著なものとなるポリマーブラシ部材の使用にともなう静
電気の帯電という問題は解決されていない。すでにこれ
までにも、い（っかの静電防止ブラシが提示されてきて
いるが、いずれのものもブラシの針毛に必要とされる引
張力性能と静電防止性能とがバランスのとれたものでは
なかった。

この発明は、ヘアーブラシの針毛に必要とされる静電防
止能と引張特性との優れた組合わせのへアーブラシの針
毛として有用な改良されたモノフィラメントを提供する
ものである。

殊にこの発明は、直径が少くとも０．２５１ｍの−＼ア
ーブラシの針毛として用いられる配向された被覆材と芯
材とのモノフィラメン）　（５ｈｅａｔｈ−ｃｏｒｅ　
ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ　）であって、（Ａ）　芯材
のポリマーがナイロンもしくはポリエステルから選択さ
れ、このポリエステルとしては少くとも約６ｏ重ｔ％が
ポリブチレンテレフタレートで、残余のものがポリエチ
レンテレフタレートもしくはシクロヘキサンジメタツー
ルテレフタレートから選択されたものであり、また （Ｂ）　芯材に固着される被覆材が、モノフィラメント
の約１０〜４０重量％を占め、且つナイロン１１、ナイ
ロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２およびコボ
゛リエーテルエステルの群から選択されたポリマーより
製造されたものであって、被覆材ポリマーの融点は芯材
ポリマーのものより高（、また被覆材は約２０〜６０４
１１％のカーボンを含有しており、 モノフィラメントの電気抵抗が約４メガオーム／ｃｎ＋
以下で、引張係数が約０．３〜５．０であるモノフィラ
メントを提供するものである。

好ましくは、このモノフィラメントに用いられるカーホ
ンはその粒子径が約２０ミクロン以下のものである。

この発明をさらに詳細に説明するに、数多くの種類のナ
イロンおよびポリエステル類をこのモノフィラメントの
芯材（ｃｏｒｅ　）として用いることかできる。これら
のナイロン類としては、ポリへキサメチレンアジボアミ
ド（ナイロン６６）、ポリカプロラクタム（す、イロン
６）、ポリウンデカノアミド（ナイロン１１）、ポリド
デカンアミド（ナイロン１２）、ポリへキサメチレンデ
カノアミド（ナイロン６１０）およびポリへキサメチレ
ンドデカノアミド（ナイロン６１２）がある。

加つるにポリエステルも芯材に用いつるが、その場合ポ
リエステルの少くとも５０重蓋−はポリブチレンテレフ
タレート（４ＧＴ）からなり、残余のものとしてはポリ
エチレンテレフタレートもしくはシクロヘキサンジメタ
ツールテレフタレートから選択したポリエステルとする
。

このモノフィラメントの被覆材成分として用いられろポ
リマーは芯材に対して固着するものでなければならす、
捷だその、融点（Ｍ、Ｐ、）が芯材のそれよりも高くな
いものとすべぎである。満足すべき同着のためには、溶
融時の芯材の被覆材のポリマーの粘度は、実質的に同じ
程度のものとすべきである。このため被覆材ポリマーは
芯材ポリマーと同じ重合型のものとすべきでもめる。た
とえばポリエステル芯材へのナイロン被覆の場合には、
必要とされる被覆材−芯材固着性能を欠くのである。被
覆材として用いられるナイロンとしては、ナイロン１１
、ナイロン１２、ナイロン６１０およびナイロン６１２
の群から選択することができる。また被覆材として用い
られるポリエステルにはポリエーテルエステル類がある
。一般的には４０〜７０重量−の短鎖長ポリエーテルエ
ステル単位と１０〜３０重′ｊｋ％のフタレートまたは
インフタレート部分を有し、残りの部分がテレフタレー
トからなるコポリエーテルエステルエラストマーを被覆
材として使用すべきである。この発明で用いることので
きるコポリエーテルポリエステルにはその製造方法とと
もにここに参考文献として挙げるシパース（５ｈｉｖｅ
ｒｓ　）の米国特許第３，０２３，１９１ウイトシープ
（Ｗｉｔｓｉｅｐｅ　）の米国特許第３，６５１，０１
４　、米国特許第３，７６６．１４６号；およびホー（
Ｈｏｈ　）らの米国特許第３，９３２，３２６号に開示
されたものが含まれる。これらのコポリエーテルエステ
ルは、ハイトレル（Ｈｙｔｒｅｌ■）ホリエステルエラ
ストマー樹脂として市販されているものが利用できる。

この発明におけるモノフィラメントの被覆材に配合され
るカーボン・ブラックとしては、普通に市販されている
ものから選択することができる。好ましくは、このカー
ボン・ブラックは粒径が２０ミクロン以下で且つその表
面積が６０ｍ２／ｙ以ヒのものである。ここでいう表面
積はここに参考文献として挙げるＡｓＴＭ−Ｄ−５０３
７−８１に示されている窒素（Ｎ２）吸着によって決定
される。

また、カーボンブラックとしては典型的にはジブチルフ
タレート吸着値が５０ｃｍ５７１００〜Ｖ以上のものと
する。用いられるカーボンブラックとしては特にアセチ
レンブラック、超研摩材用ファーネスブラック中間体（
ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　５ｕｐｅｒａｂｒａｓｉｏ
ｎ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｂｌａｃｋｓ　）　、伝導性ファ
ーネスブラック、伝導性チャンネルブラックおよびファ
インサーマルブラックがある。

この発明の被覆材−芯材モノフィラメントはたとえばキ
リアン（Ｋｉｌｉａｎ）の米国特許第２，９３６，４８
２号などに開示されている通常の共押出成型法によって
製造することができる。被覆材の成分としてのポリマー
とカーボン・ブラックの均一混合のためには、ポリマー
とカーボン・ブラックを各々別に共押出成形装置に供給
するのが好ましい。このポリマーと、カーボン・ブラッ
クの流通速度（ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　）は普通には相違
したものとなるが、別々の供給によってその度合という
ものを一層厳密に制御することができる。また、これに
代わりつる方法としては被覆材の成分としてのポリマー
をまず最初に押出成形機に供給し、次いでポリマーが溶
融状態になった後に共押出成形装置の下方流通域にカー
ボン・ブラックを添加することもできる。

被覆材成分は、モノフィラメントの約１０〜４０重量％
に相当する割合とする。約１０−以下の場合には、フィ
ラメントの紡糸および配向の過程において伝導路をこわ
してしまうことになる。また４０ｃＩｂ以上の場合には
最終製品の強さとねばり強さを低減させることにもなる
。

モノフィラメントの被覆成分の均一化のためには被覆材
ポリマーとカーボンブラックは、最終の共押出成形装置
からは独立した別個の初期工程において混合するのが好
ましい。混合は通常の装置、たとえばパンバリープレン
ダー、ファレル（Ｆａｒｒｅｌｌ　）連続ミキサー、二
軸スクリューミキサー等によって行なうことができる。

普通にはカーボンブラックとポリマーは同時に装置に供
給するが、もし別々にする場合には、まず最初に被覆材
ポリマーを混合装置に入れ次いてこのポリマーが融解し
た段階でカーボンブラックを加えることにする。スクリ
ューミキサーを用いる場合には、ポリマーとカーボンブ
ラックの二成分をトライブレンドとして混合を始めても
ほぼ同程度の粒径であるならば、ポリマーへのカーボン
ブラックの良好な分散を得ることができる。以上の諸手
段に加え、被覆材ポリマーとカーボンブラックの予備混
合として、ＨＴＲ−４６５９およびハイトレル（Ｈｙｔ
ｒｅｌ）Ｇ−４０ＣＢ　（いずれもデュポン社製とＬ７
て市販されている）のようなポリマーとカーボンブラッ
クの既製調合品を用いることもできる。

この発明において特に好適なカーボンブラックとしては
、パルカン（Ｖｕｌｃａｎ）　Ｐ、パルカン（Ｖｕｌｃ
ａｎ　）　９およびブラックパールズ（ＢｌａｃｋＰｅ
ａｒｌｓ　）というキャボット社（Ｃａｂｏｔ、　Ｃｏ
ｒｐ、）製の市販カーボンブラックやアクシナ社（Ａｋ
ｚｏｎａＩｎｃ、　）の子会社であるノーリイ化学社（
ＮｏｕｒｙＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐ、　）から市販
されているケラジエンブラック（Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃ
ｋ’）　ＥＣがある。

カーボンブラックとポリマーとの市販の調合品をこの発
明のモノフィラメント用被覆成分として用いる場合には
、カーボンブラックの分散に用いられているものと同じ
か、もしくは相違Ｌ　ｆｒ、、＋？リマーの適量を添加
することによってカーボンブラックの分散濃度を低減さ
せることがでとる。

モノフィラメント被覆成分中のカーボンブラックの濃度
は約２０〜３０重量％とする。２０重ｉ％以下の場合に
は、モノフィラメントの導電性は充分なものとならず、
ま／こ約６０重量−以上の濃度の場合には満足できる引
張性能が得られない。この約２０〜６０重量％の範囲の
カーボンブラックの濃度は、電気抵抗が約４メガオーム
／ｃｎ、以下のモノフィラメントを実現するのである。

押出成形の後に、この発明のモノフィラメントをもとの
長さの２．４〜５．０倍に延伸して配向させる。この配
向は通常の手段、典型的には芯材のポリマーのガラス転
移点以上の温度にフィラメントを加熱し、次いでその速
度の相違するロール間に通して延伸することに、【つて
行なうことができる。普通は大きな加工プロセス収率と
ともにより低い抵抗値の製品が得られることから、加熱
配向はスチーム中で行なうのが好ましい。

適切な引張速度は当然のことではあるが、フィラメント
の種類によって相違する。［７かしながら過大な延伸配
向は規定された４メガオ一ム／ｒｒｎ以上の著しく大き
な電気抵抗をもたらすことになる。

なお、この発明のフィラメントの抵抗についてはメガー
モデ＃　（Ｍｅｇｇｅｒ　ＭＯ（ｌｅｌ　）　２１１５
８の手動式テスター（Ｊａｍｅｓ　Ｇ、　Ｂｉｄｄｌｅ
　Ｃｏ、　）によって１０００ポル）（Ｄ、Ｃ，）の粂
件下に測定している。

試料の２．５４ｔＭの部分に締め金（ａｌｌｉｇａｔｏ
ｒ　ｃｌａｍｐｓ）を置き、測定を行なっている。

この発明の共押出成形モノフィラメントは引張係数が約
０．６〜５．０である。この引張係数はモノフィラメン
トの径に関係してのフィラメントの引張性能、屈曲こわ
さと変形破壊に対するねばり強さを反映している無次元
（単位）数である。変形破壊に対するねばり強さは、破
壊荷重と引張荷重を受けた時の伸びとによって推定する
。また屈曲こわさについては、初期モジュラス（ｍｏｄ
ｕｌｕｓ　）によって測る。もちろん、これらの諸性能
は同一の試料によるものとすることが必要である。引張
係数は初期モジュラスとフィラメント径の立方積との乗
法値によって、破壊荷重と伸びの乗法値とを割算するこ
とで算出する。この引張係数は種々の英国単位もしくは
メートル単位系に適用することのできる次の数式によっ
て算出する。

；？１．４４幻ｉ×靭性（２／デニール）×破壊伸び（
イン灼モジュラス（１ケニール）×ｒデ＝＝茅モモジュ
ラスメカ′、−ξスカル）×　直径（ｍ）モジュラス（
ボンドフインチ２）×直径（・インチ）引張係数 この発明のモノフィラメントは、ヘアブラシフィラメン
トとして極めて優れた性能をもつものを提供する。この
モノフィラメントは屈曲ねばさ、変形破壊に対するこわ
さ、そして曲げ回復について必要とされるバランスのと
れ友引張特性を示す。さらに加えて、このような引張特
性を犠牲とすることなしに、このモノフィラメントは導
電性被覆材を用いることによって、ブラシ針毛として使
用することのできる静電防止効果を実現する。ヘアーブ
ラシに典聾的にみられる静電界の発生はない。また、こ
のような効果が先行技術においてすでに示唆されている
ようなブラシの握り手部分を通じての電気伝導をともな
うこともなく、実現されるのでもある。

引張係数が規定された約０．５〜５．０の範囲外にある
共押出成形モノフィラメントは以上の一つまたはそれ以
上の諸性能において欠けるものである。たとえば引張係
数が約５．０以上のモノフィラメントはブラシ針毛に必
要とされる屈曲剛性を欠いており、また、約０，５以下
のものはブラシ針毛として用いるに充分なねばさを備え
ていないのである。

被覆材にカーボンを含有しているこの発明の被徨材−芯
材モノフィラメントは、た七えば、カーボンブラックが
フィラメント中に分散されているモノフィラメント等の
場合に比べ、はるかに大きな変形破壊に対するねばさを
持っている。またこのモノフィラメントは導電性芯材か
らなる被覆相−芯材モノフィラメントよりも優れたねば
り強さを持ってもいる。この導電性芯材をもつモノフィ
ラメントの場合には絶縁被覆を通しての伝導性、を付与
するために芯材に導電性フィラーを混合させるが、この
導電性のフィラーは多量に用いられねばならないことか
ら、引張性能を好ましくないものとするからである。

さらに、この発明のフィラメントは導電性の被覆材の全
体にわたっての導電性フィラーの合体結合により、ブラ
シされる表面への電気伝導性のカーボンの散逸もなく、
使用期間を通じてその電気的特性を持続するのでもある
。

次の実施例では被覆材−石材モノフイラメントは、二つ
の基本的手段によって製造した。まず最初のものは被覆
材用のポリマーとカーボンブラックを共押出成形装置へ
供給する前に、別個に溶融混合することである。この予
備混合被覆材は６調合された（　ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄ
　）”ものと呼ぶことにする。第二の手段は、被覆用樹
脂上カーボンブラックとは共押出成形装置へ供給する前
には溶融混合しないが、粉末混合物として添加すること
である。

実施例　１〜５ 実施例１〜５においては、ポリエステル樹脂を、共押出
成形モノフィラメントの被覆材、そして芯材用として両
方に使用した。各々の事例においては、被覆用樹脂とカ
ーボンは共押出成形装置へ供給する前に溶融混合した。

ポリブチレンテレフタレートを芯材用に使用してもいる
。

被捌用ポリマーはジメチルテレフタレート、ジメチルイ
ソフタレート、ポリ（テトラメチレンオキサイトングリ
コールと過剰量のブタンジオールとの反応によって製造
したコポリエーテルエステルテＪ）ル。このコポリエー
テルエステルを構成する成分の割合を第１表に示した。

またとのコポリエーテルエステルは触媒および抗酸化剤
等の添加剤を含有する。

実施例５においては、被覆材は二種のポリエーテルエス
テルの７８／２２（重量％ン比の混合物とした。

第１表 Ａ　２７．４チ　７．９５チ Ｂ　４０．４４　− Ｃ２６，６７７，７４ Ｄ　５１．０３　− Ａ　４４．７２ Ｂ　３５．３Ｂ Ｃ− １）　１５．９６ Ａ　１９．５６ Ｂ　２３．８ Ｃ４２，７２２１，３９ Ｄ　５２．６２ 約３，０００．＠のバッチを、″００Ｃ＃パ／バリーミ
キサーによって混合した。ポリエステル樹脂とカーボン
は乾燥し別々に言１９分は次いで使用するまでシールさ
れたコンテナーに保存した。樹脂の半分の量をバンバリ
ーミキサ−に供給し、次いでカーボンブラックを加え、
最後に残った半分の量の樹脂を加えた。

このパッチを融解温度に上昇するまでスチーム加熱しな
から１００　ｒｐｍの速度で混合した。

次いでミキサーの速度を樹脂とカーボンとの温度を２０
４℃以下に保つために減少させた。融解温度に到達の３
分波カーボンと樹脂との混合物をミキサーから回収し、
熱いうちに粒状化に適した大きさに切断した。

実施例に用いたカーボンブラックは、パルカン（Ｖｕｌ
ｃａｎ　）　Ｐもしくはパルカン９のいずれかであり、
どちらもキャボット社（Ｃａｂｏｔ　Ｃｏｒｐ、）から
市販されてｂる導電性カーボンブラックである。このカ
ーボンブラックの被覆材ポリマー中の濃度はすべての場
合に２５チとした。

カーボンと混合した被覆ポリマーは、押出成形に先立っ
て９５〜１２０℃の温度で真空オーブン中において一夜
乾燥した。次いで２４０〜２５０ｃ（４０Ｔ芯拐ポリマ
ーの溶融点よシも約ｊＯ℃高い）の温度と、５０〜６５
Ｉ／分の速度でこのポリマーｆ：２８　ｔｔｒｍ二軸ス
クリュー押出成形機に供給した。芯材ポリマーについて
は少くとも１６時間、１２０〜１５０℃の温度と窒素雰
囲気下で乾燥した後に２５０〜２６５．９／分の速度で
８５−二軸スクリュー押出成形機に供給した。

この二つの押出成形機から得られる溶融ポリマーは、２
．５４＋ｍ毛管からなる８個の穴を有する共押出成形ダ
イスを通じて成形処理した。共押出成形モノフィラメン
トを水中にて捕捉回収した。

次イテコノ共押出成形モノフィラメントは、直線に引張
りスチームによって加熱して配向させた。

以上によって得られたポリエステル被覆／芯材について
その引張強度、破壊伸びおよびモジュラスを測定した。

引張係数を算出しその他の物性とともにその値を第２表
に示した。

第２表 （７８／２２　）　±０．０５１Ｊ 第２表（つづき） １　３９　６Ｂ　１７．３　２３４　２３８０　０．［
＋５３３．７２　４８　６８　１７．３　２２８　２１
３０　０．０５１　３．６３　４０　４７　１１．９　
１９３　２２２０　０．０５８２．０４　４８　５５　
１４．０　２３４　２１００　０．０２５　３．０５　
５４　７４　１８．８　２２８　２１００　０．０５１
　３．７実施例６〜１０および比較例Ａ 実施例６〜１０と比較例Ａにおいては、被覆芯材モノフ
ィラメントは被覆材および芯材の両者に用いられるもの
として、ポリアミドより製造した。被覆材ポリマーは、
共押出成形装置に供給する前にトライブレンド法もしく
は溶融混合のいずれかの方法によってカーボンと混合し
た。

トライブレンドもしくは粉末混合法においては、ナイロ
ンとカーボン粉末を転勤混合し、真空オーブン中で１２
０℃の温度で一夜乾燥した。

ナイロン樹脂は、６０メツシユは通過するが２００メツ
シユは通過しないものに低温粉砕した。この粉末を次い
で規定された量のカーボンを混合し、転勤混合して窒素
流通下に真空オーブン中で１２０℃で一夜乾燥した。得
られた混合粉末を２８ｍ二軸スクリュー押出成形機に供
給した。

また芯材ポリマーにつ−ても１５０℃の温度でホッパー
中において一夜乾燥した後に８！＋１１１に軸スクリュ
ー押出機に供給した。この二つのスクリュー押出機への
供給速度は、総体としての速度が約１３．６Ｋｆ／時で
、その比率を４／１とした。

すべての事例において、未延伸のビレットの電気抵抗は
２０，０００オーム／儂以下であった。２．５４鱈毛管
から得られる８本のフィラメントスパンを水中捕捉し、
次いで約０．５１ｍ直径のフィラメントを得るべく空気
流通条件下に１５７ｍ／分の速度で延伸処理した。一般
的には延伸度が増すに従って抵抗は増大した。また表面
積とジブチルフタレートの吸着ｔ（細孔容積）によって
規定されるものとしての大きな活性容量をもつカーボン
は、より小さな活性容量の電気伝導炉ブラック（カーボ
ンンに比べて延伸処理によってその導電性を失ないやす
い。

溶融混合法の場合には、６０メツシユのスクリーンは通
過するが２００メツシユのものにはその９０チが残って
いる、低温粉砕したナイロンをカーボンブラックと転勤
混合し次いで真空オーブン中で乾燥処理した。この混合
粉末を。

１００　ｒｐｍの速度によって運転する２８叫二軸スク
リユ一押出成形機に供給した。ブッシングはナイロンの
溶融とカーボンの混合を充分なも嘴 のとするための三つの混線ブロックを含んでいる。押出
成形の後に、ストランド（繊維束）を３２１ｍの長さに
切断した。このポリマーとカーボンブラックとの溶融混
合物は″′調合されたもの（Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄｌ“
という。

このような被覆ポリマーとカーボンとの混合物は、芯材
ポリマーとともに、実施例１〜５と同様に押出成形機に
供給した。共押出ダイスによって押出処理し次いで延伸
配向させた。得られたモノフィラメントの物性を測定し
その概要を第６表に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直径が少（とも０．２５１１１のへアーブラシの針
   毛として用いられる配向され喪被覆材と芯材とのモノフ
   ィラメントであって、 に）芯材のポリマーはナイロンもしくはポリエステルか
   ら選択され、このポリエステルとしては少くとも約６０
   重量嗟がポリエチレンテレフタレートで、残余のものが
   ポリエチレンテレフタレートもしくハシクロヘキサンジ
   メタツールテレフタレートから選択されたものであり、
   そして ０３）　芯材に固着される被覆材はモノフィラメントの
   約１０〜４０重量−を占め、且つナイロン１１、ナイロ
   ン１２．ナイロン６１０、ナイロン６１２およびコポリ
   エーテルエステルの群より選択されたポリマーから製造
   されたものであり、被傑材ポリマーの融点は芯材のボ・
   リマーのものより高くなく、また被覆材は約２０〜５０
   重量％のカーボンを含有しており、 モノフィラメントの電気抵抗は約４メガオーム／儒以下
   で、引張係数は約０．６〜５．０であることを特徴とす
   る配向された被覆材と芯材とのモノフィラメント。 ２）カーボンの粒子径が約２０ミクロン以下である特許
   請求の範囲第１項記載のモノフィラメント。 ３）　被覆材と芯材のポリマーの溶融粘度が実質的に同
   じである特許請求の範囲第１項記載のモノフィラメント
   。 ４）　被覆材と芯材のポリマーがポリエステルである特
   許請求の範囲第３項記載のモノフィラメント。 ５）芯材のポリマーが本質的にポリブチレンテレフタレ
   ートからなる特許請求の範囲第４項記載のモノフィラメ
   ント。 ６）被覆材と芯材のポリマーがポリアミドである特許請
   求の範囲第３項記載のモノフィラメン　ト　。