刷子用刷頭的製造方法
2023-07-26 23:22:21
刷子用刷頭的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種刷子用刷頭的製造方法，其包括以下工序：第1工序，將熔融紡絲得到的合成纖維捲成纖維束；第2工序，將該纖維束相對於長度方向垂直切斷成單位纖維束；第3工序，在該單位纖維束中包含的纖維的前端部分形成錐形；第4工序，將該單位纖維束的一部分分離形成刷頭；第5工序，將該刷頭浸漬在容納處理液的處理浴中，在纖維的表面形成含有導電性材料的導電部。
【專利說明】刷子用刷頭的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及刷子用刷頭的製造方法。進一步詳細而言，涉及由表面具有導電部的纖維形成的刷子用刷頭的製造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，作為獸毛的替代品，使用為了使其特徵接近獸毛而進行了改良的合成纖維。例如，日本特開2008-109990號公報(專利文獻I)中公開了通過對將無機粉體與聚對苯二甲酸乙二醇酯混合併進行熔融紡絲而得到的長絲進行拉伸來製造具有與獸毛的角質層的結構相類似的表面的長絲的方法。此外，專利文獻I中公開了將拉伸後的長絲的一端浸潰在鹼溶液中來製成錐形(tapered shape)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2008-109990號公報
【發明內容】
_6] 發明要解決的問題
[0007]而且，具有對上述這種合成纖維賦予了導電性的導電性纖維的刷子具有除電作用，不僅作為化妝用刷子極為有用，特別是近年來在以智慧型手機為首的裝有觸控螢幕的電子設備中，可實現屏幕上的精細描畫而受到關注，需求迅速擴大。
[0008]現在的情況是，上述這種具有導電性纖維的刷子用的刷頭如下製造:首先形成由合成纖維製成的纖維束，將該纖維束的各纖維的前端加工成錐形之後，將該纖維束浸潰在溶解有導電性材料的處理液等中，得到由前端具有錐形、在表面形成有導電部的纖維構成的纖維束，進一步將從該纖維束分離的纖維扎捆，從而製造。
[0009]然而，根據上述的製造方法，在形成導電部(以下也記為導電處理)的工序中，在將纖維束浸潰在溶解有導電材料的處理液中時，形成為錐形的前端非常容易雜亂，極難控制纖維形狀。此外，由於完成狀態的不均勻程度也較大，因此以往一直從該纖維束中挑選適合各用途的所期望的質量的纖維，將它們扎捆來製造刷子用刷頭。而且，由於該挑選操作包括精細的操作而極難利用自動設備進行辨別，只能通過手工操作進行。與此同時，在上述挑選操作中，廢棄的纖維的量根據情況的不同，有時會達到進行過導電處理的纖維束中的近80%，在原料的使用效率等上存在很大問題。
[0010]並且，在現在的情況下，代替上述的製造方法的、高效地製造具有導電性纖維的刷子用刷頭的方法還是未知的，預期今後將無法應對持續擴大的需求。
[0011]本發明是鑑於這種現狀而做出的，其目的在於提供如下的刷子用刷頭的製造方法:在包括將纖維的前端部分加工成錐形的工序、以及例如導電性處理、染色處理、漂白處理等將纖維浸潰在各種處理液中進行纖維的表面處理的工序的由合成纖維構成的刷子用刷頭的製造中，大幅改善成品率，簡化製造工序，並且原料廢棄量極少。[0012]用於解決問題的方案
[0013]本發明的製造方法的特徵在於，在製造由加工成錐形的纖維構成的纖維束之後，將該纖維束分離，形成最終作為刷子使用的形狀的刷頭，並對該刷頭進行導電處理等液體處理。
[0014]S卩，本發明的製造方法的特徵在於，其包括以下工序:第I工序，將熔融紡絲得到的合成纖維捲成纖維束；第2工序，將該纖維束相對於長度方向垂直切斷成單位纖維束;第3工序，在該單位纖維束中包含的纖維的前端部分形成錐形；第4工序，將該單位纖維束的一部分分離形成刷頭；第5工序，將該刷頭浸潰在容納處理液的處理浴中，在纖維的表面形成含有導電性材料的導電部。
[0015]在這裡，優選的是，上述纖維的纖維直徑為0.05mm以上且1.0Omm以下。
[0016]此外，優選的是，上述刷頭的直徑為1.0mm以上且30.0mm以下。
[0017]此外，優選的是，上述合成纖維為選自聚酯類合成纖維、丙烯酸類合成纖維、聚醯胺類合成纖維中的I種合成纖維，進一步優選的是，適宜為聚對苯二甲酸丁二醇酯。
[0018]此外，優選的是，上述處理液為包含選自Cu2+、Ag+、Pd2+中的至少I種金屬離子和還原劑的水溶液，或為包含選自Cu、Ag和Ni中的至少I種金屬的鍍覆液。
[0019]此夕卜，優選的是，上述還原劑為Na2S2O3或NaHS03。進而，優選的是，上述導電性材料包含由選自Cu、Ag和Pd中的至少I種金屬形成的硫化物、或選自Cu、Ag和Ni中的至少I種鍍覆金屬，進一步優選的是，適宜為硫化銅。
[0020]並且，優選的是，上述表面具有導電部的纖維的表面電阻值為KT1QAm以上且IO9 Ω /cm 以下。
[0021]發明的效果
[0022]根據本發明的製造方法，在包括將前端部分具有錐形的合成纖維浸潰在處理液中進行纖維的表面處理的工序的刷子用刷頭的製造工序中，可以使成品率飛躍性地提高，且大幅減少原料廢棄量，並且可以簡化整個製造工序。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是表示本發明的製造方法中的各工序的內容的圖。
[0024]圖2是表示本發明的製造方法中的單位纖維束和刷頭的一個例子的圖。
[0025]圖3是表示通過本發明的製造方法得到的刷頭和通過現有方法進行了導電處理的單位纖維束的一個例子的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下進一步詳細說明本發明的刷子用刷頭的製造方法。本發明的刷子用刷頭的製造方法如圖1所示，其特徵在於，其包括以下的第I工序?第5工序。本發明的製造方法只要包括以下的第I工序?第5工序則也可以包括其他工序，只要包括第I工序?第5工序即可顯示本發明的效果。以下對各工序進行詳細說明。
[0027]
[0028]在本發明的製造方法的第I工序中，將熔融紡絲得到的合成纖維捲成纖維束。
[0029]《熔融紡絲裝置》[0030]作為熔融紡絲裝置，現有公知的任意裝置均可以採用，優選為具備適合於刷子用纖維的擠出噴嘴的裝置。
[0031]《合成纖維》
[0032]在這裡，上述合成纖維可以使用選自聚酯類合成纖維、丙烯酸類合成纖維、聚醯胺類合成纖維中的I種。具體而言，作為聚酯類合成纖維，聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯是適宜的，作為丙烯酸類合成纖維，丙烯腈、KANEKA CORPORATION的Modacrylic是適宜的。此外，作為聚醯胺類合成纖維，尼龍6、尼龍66和尼龍612是適宜的。浸潰在鹼性溶液中而在纖維的前端部分形成錐形時，優選使用能夠快速溶解、能夠簡便地形成具有一定的梯度的錐形的聚對苯二甲酸丁二醇酯。
[0033]《纖維》
[0034]在這裡,上述纖維的纖維直徑優選為0.05mm以上且1.0Omm以下,如果為0.06mm以上且0.30mm以下則更適宜。纖維直徑如果小於0.05mm,則缺乏作為刷子的硬度，並且操作的容易性降低，如果超過1.00mm，則會影響最終的刷子的觸感等，故不優選。
[0035]《纖維束》
[0036]將熔融紡絲得到的合成纖維冷卻固化、拉伸之後，連續卷在旋轉軸上形成纖維束。在這裡，對纖維束的直徑等沒有特別限定，可以考慮製造設備的限制等而適當調整。在這裡，纖維束可以容納在筒狀體等中以便於進行之後的加工。
[0037]〈第2工序>
[0038]在本發明的製造方法的第2工序中，將第I工序中得到的纖維束相對於長度方向垂直切斷成單位纖維束。
[0039]《單位纖維束》
[0040]對單位纖維束的長度沒有特別限制，可以根據作為目標的刷子的種類等而適當設定。而且，通過將切斷後的纖維束的一端固定，可以製成單位纖維束。對將切斷後的纖維束的一端固定的方法沒有特別限定。例如可列舉出用橡皮圈、繩子捆住固定的方法，通過紙制膠帶等粘合帶進行固定的方法等。此外，此時例如也可以通過在單位纖維束上卷繞樹脂制的片並從該片上用上述方法固定來將單位纖維束整體固定。周圍用硬質紙進行固定的單位纖維束的一個例子示於圖2的中央。
[0041]〈第3工序〉
[0042]在本發明的製造方法的第3工序中，對第2工序中得到的單位纖維束中包含的纖維的前端部分進行加工形成錐形。
[0043]作為對纖維的前端部分進行加工形成錐形的方法，例如可列舉出通過在鹼性溶液中浸潰使纖維的外表面溶解來形成錐形的方法、通過磨削、研磨等機械加工來形成錐形的方法等。在這裡，為了得到細而尖的前端部分，優選在鹼性溶液中浸潰的方法。
[0044]《在鹼性溶液中浸潰來形成錐形的方法》
[0045]將纖維浸潰在鹼性溶液中來將前端部製成錐形時，作為鹼性溶液，可以使用鹼性水溶液、有機溶劑等。使用鹼性溶液時，例如將單位纖維束的與固定部相反一側的前端部分在液溫60°C左右的30質量％的氫氧化鈉水溶液中浸潰6?12小時。此外，在聚酯類合成纖維的情況下，作為有機溶劑，可以適宜地使用加熱過的二甲基甲醯胺(DMF)、加熱過的酚類溶劑，在丙烯酸類合成纖維的情況下，可以適宜地使用丙酮、DMF，在聚醯胺類合成纖維的情況下，可以適宜地使用酚類溶劑。
[0046]在這裡，鹼性溶液通過毛細現象從被浸潰的纖維的一端側沿著纖維的表面流過，朝另一端側上升。由此，鹼性溶液所流過的纖維的表面被鹼性溶液所溶解。此時，越接近被浸潰的一端側的前端，越會有多量的鹼性溶液流過。因此，在各纖維中，以被浸潰的一端側的前端部分的截面的直徑更小(即更細)、越接近另一端側截面的直徑越大(即越粗)的方式被溶解，結果可以在各纖維上形成錐形。
[0047]此外，在這裡，上述浸潰時間越長，越可以使錐形的前端部分尖。此外，鹼性溶液的液溫越高或鹼性溶液的濃度越高，越可以更快地使纖維的表面溶解。
[0048]《洗滌》
[0049]在鹼溶液中浸潰之後，可以進行纖維的洗滌。例如可以通過將單位纖維束浸潰在洗滌液中來進行洗滌。此外，也可以使洗滌液流過單位纖維束。作為洗滌液，可以使用含有水、檸檬酸、醋酸、甲酸、硫酸等的酸性水溶液。此外，洗滌後優選對纖維進行乾燥。
[0050]此外，通過洗滌可以洗去附著於纖維的表面的鹼性溶液，因此可以快速停止纖維的溶解。需要說明的是，雖然可以通過調整鹼性溶液的濃度、溫度、浸潰時間來控制溶解的程度，但例如也可以通過在將從鹼性溶液中取出的單位纖維束放置規定時間之後進行洗滌來控制溶解的程度。
[0051]《通過機械加工來形成錐形的方法》
[0052]作為通過機械加工來形成錐形的方法，可以採用現有公知的任意方法，例如可列舉出通過鋼絲刷磨削的方法、使用研磨磨粒的方法等。
[0053]從觸感、纖細程度的角度來看，錐形的越往前越細的前端部的截面的直徑優選為
3μ m以上且10 μ m以下，更優選為不具有截面，即前端部是尖的形狀。
[0054]〈第4工序〉
[0055]在本發明的製造方法的第4工序中，將第3工序中得到的在各纖維的前端具有錐形的單位纖維束的一部分分離形成刷頭。
[0056]對從單位纖維束分離刷頭的方法沒有特別限定，可以是任意方法。例如可列舉出如下方法:與纖維的長度方向平行地將與目標的刷頭的直徑相匹配的筒狀體插入單位纖維束，將容納在該筒狀體的內部的纖維束的一部分作為刷頭分離。
[0057]《固定刷頭形狀的方法》
[0058]所分離的刷頭的形狀要進行固定。對固定刷頭的形狀的方法沒有特別限定，例如可以適宜地使用將所分離的刷頭插入具有刷頭的形狀的成形孔模之後，切割成指定長度，通過熱熔接、水溶性膠對根部進行固定的方法等。此外，也可以通過水溶性膠對刷頭的外表面整體進行固定。
[0059]在這裡，分離的刷頭的直徑優選為1.0mm以上且30.0mm以下，更優選為3.0mm以上且20.0mm以下。如果刷頭的直徑為1.0mm以上且30.0mm以下,則在後述的第5工序中，處理液易於浸潰各纖維的表面，可以在各纖維的表面形成導電部而不使纖維變形。此外，該刷頭的直徑可以根據刷子的用途、規格而在該範圍內自由設定。圖2的右下示出對外表面整體進行了固定的刷頭的一個例子。
[0060]〈第5工序>
[0061 ] 在本發明的製造方法的第5工序中，將第4工序中得到的刷頭浸潰在處理液中，在刷頭中包含的各纖維的表面形成由導電材料形成的導電部。
[0062]在這裡，上述刷頭優選以容納於袋狀物的狀態浸潰到處理液中。通過如此進行，可以防止由於刷頭與處理浴的壁面接觸等而使刷頭的固定瓦解、分解、或者纖維變形。此外，可以高效地回收處理後的刷頭。
[0063]對上述的袋狀物沒有特別限定，例如可列舉出將多個刷頭容納在可以自由地透過處理液、由多孔性的材料製成的袋子中，將該袋浸潰在處理液中的方法等。
[0064]這種容納刷頭的袋子的材料只要不會與刷頭的纖維纏繞、不會損傷刷頭的纖維，則可以是任意物質。在為多孔性的材料時，優選為纖維不會纏繞的材料。作為這種材料，例如可列舉出尼龍纖維、植物纖維、無紡布等，其中，可以適宜地使用由聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯製成的無紡布。並且，優選根據纖維直徑來選擇該袋材料的網孔的面密
/又寸。
[0065]此外，該袋的大小可以是任意大小，優選調整至不會損傷刷頭的大小。
[0066]上述處理浴可以為了提高處理效率而具備用於產生水流的攪拌單元、循環單元等，優選設定攪拌條件、循環條件以使已被暫時固定的刷頭不會分解、變形。例如使用密封奧氏染色機時，優選進行水流的調整以使容納了刷頭的袋子、刷頭自身不會因被強勁的水流衝擊而雜亂。
[0067]《處理液》
[0068]本工序中的處理液可以使用例如含有銅鹽和硫代硫酸鹽的水溶液等。而且，通過在容納了該水溶液的處理浴中浸潰刷頭，可以在刷頭中包含的纖維的表面形成由導電材料形成的導電部。
[0069]相對於一次所處理的刷頭的總質量，上述處理液中的銅鹽的濃度優選為5質量％以上且15質量％以下，相對於一次所處理的刷頭的總質量，硫代硫酸鹽的濃度優選為5質量％以上且15質量％以下。對處理液的溫度、浸潰時間等沒有特別限制，可以適當變更。
[0070]此外，例如上述處理液也可以是含有硫酸銅和還原劑的水溶液等。相對於一次所處理的刷頭的總質量，處理液中的硫酸銅的濃度優選為10質量％以上且13質量％以下，處理液中的還原劑的濃度優選為10質量％以上且13質量％以下。對處理液的溫度、浸潰時間等沒有特別限制，可以適當變更。其中，作為還原劑，可以使用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)、亞硫酸氫鈉(NaHSO3)等。
[0071]通過經曆本工序，可以在浸潰了處理液的刷頭所包含的纖維的表面形成被硫化銅被覆的導電部。其中，導電材料不限於硫酸銅，例如可以使用Ag的硫化物(硫化銀)和Pd的硫化物(硫化鈕)等，此外，也可以使用含有選自Cu、Ag和Ni中的至少I種金屬的鍍覆金屬。在通過鍍覆金屬形成被覆部時，可以採用公知的鍍覆方法，但從不容易剝離、形成後與氧等的反應性低的觀點來看，優選使用硫化銅。
[0072]通過本發明的製造方法得到的刷子用刷頭中包含的具有導電部的纖維的表面電阻值優選為ΙΟ—1 Ω/cm以上且IO9 Ω/cm以下。表面電阻值在該範圍時，具有導電部的纖維的自放電特性有提高的傾向。因此，優選調整被覆部的密度、厚度等以使具有導電部的纖維的表面電阻值在該範圍。此外，表面電阻值更優選為IO1 Ω/cm以上且IO8 Ω/cm以下，進一步優選為IO2 Ω /cm以上且IO6 Ω /cm以下。
[0073]在上述任一情況下，在處理液中都可以添加其他輔助劑、例如pH調節劑等。作為pH調節劑，例如可以使用醋酸、梓檬酸等有機酸。此外，為了保持處理液中的還原性條件，也可以使用焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、次磷酸鈉等弱還原劑。此外，也可以在不同於容納有處理液的處理浴的另一浴中加入其他輔助劑，將刷頭依次浸潰在各個浴中。
[0074]通過經歷以上的第I工序?第5工序，可以簡便地以極高的成品率製造由前端具有錐形、表面具有導電部的合成纖維構成的刷子用刷頭。
[0075]實施例
[0076]以下舉出實施例來更詳細地說明本發明的製造方法，但本發明並不限定於此。
[0077]作為合成纖維的原料，準備聚對苯二甲酸丁二醇酯的樹脂粒料。將該樹脂粒料供給至熔融紡絲裝置，在該裝置內熔融混煉之後，從噴嘴前端擠出聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂的熔融物。
[0078]接著，將從噴嘴前端擠出的聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂的熔融物冷卻固化之後，進行拉伸，得到纖維直徑0.15mm的聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維。
[0079]如上所述地連續製造聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維，將該纖維卷於安裝在卷取裝置的旋轉軸上的鐵製四面框上，形成纖維束。該纖維束的直徑為45.0mm。
[0080]在該四面框上的I處將上述纖維束切斷，將該纖維束對摺，插入由聚乙烯樹脂形成的筒狀體。進一步將該纖維束以長度60mm間隔相對於纖維的長度方向垂直切斷(即橫切為圓筒形物)，得到多個單位纖維束。接著，從各單位纖維束剝離取下該筒狀體，將其一端用橡皮筋綁住固定。
[0081]將這樣操作得到的單位纖維束的與被固定的端部相反一側的端部的前端部分在調整液溫至60°C的30質量％的氫氧化鈉水溶液中浸潰6小時。接著，將從氫氧化鈉水溶液中取出的纖維浸潰在水浴中洗漆，用60?100°C的溫風乾燥。由此，在該纖維束中包含的各纖維的前端部分形成錐形。
[0082]接著，將由直徑6.0mm的聚丙烯樹脂形成的筒狀體從被固定的端部側插入在各纖維的前端具有錐形的單位纖維束，以使得筒狀體的內部不會形成間隙的方式容納纖維。將該筒狀體從單位纖維束拔出，將容納在內部的纖維束切斷成指定長度。接著，將切斷成指定長度的纖維束插入內部具有加工成刷頭的形狀的空洞的刷頭成形用孔模。在這裡，進一步將刷頭的與前端相反一側的端部切斷來調整刷頭的長度。接著，通過在250°C?300°C下對該切斷面(即刷頭的根部)進行10秒鐘?15秒鐘的熱處理而將根部固定之後，通過水溶性膠將刷頭整體的形狀固定。如此操作得到在各纖維的前端具有錐形的刷子用刷頭。
[0083]接著，將10個上述刷頭容納在由聚丙烯紡粘無紡布(polypropylene spunbond)(面密度:30g/m2)形成的袋子(寬度:10cm,深度:10cm)中。
[0084]接著，將該袋子浸潰在容納了含有硫酸銅和作為還原劑的硫代硫酸鈉的水溶液的處理浴中，從而在纖維的表面形成導電性的被覆部。其中，水溶液中的硫酸銅的濃度相對於刷頭的總質量設定為12質量％，水溶液中的還原劑的濃度相對於刷頭的總質量設定為13質量％。接著，從處理浴中將該袋子取出，離心脫水之後，從袋子中取出刷頭，用80°C的溫風乾燥，得到各纖維的前端具有錐形、且各纖維的表面具有由導電材料形成的被覆部(即導電部)的刷子用刷頭。
[0085]通過上述的本發明的製造方法得到的刷子用刷頭整體均勻染色(即均勻地形成了導電部)，且刷頭中包含的纖維完全沒有雜亂、損傷。另一方面，通過現有方法進行過導電處理的單位纖維束的染色存在不均(即具有導電部的形成不均勻的部分)，主要在纖維束的外側出現了纖維的雜亂。圖3示出通過本發明的製造方法得到的刷頭與通過現有方法進行了導電處理的單位纖維束的一個例子。圖3的下部示出通過本發明的製造方法得到的3個刷頭，圖3的上部示出通過現有方法進行了導電處理的I個單位纖維束。
[0086]如上所述，通過現有方法得到的纖維束需要對各纖維進行挑選來形成刷頭，會產生大量的廢棄物。而通過本發明的製造方法得到的刷頭如上所述具有高品質，因此不需要挑選，可以省去進行挑選的工序，並且不會產生原料廢棄，這是顯而易見的。
[0087]進而，現有方法中出現了雜亂、處理不均的纖維的挑選極難利用自動設備進行判另IJ，只能通過手工作業進行，而根據本發明的製造方法，可以省去如上所述的需要人工的挑選工序，因此能夠實現製造工序整體的自動化，適合於大量生產。
[0088]應理解本次公開的實施方式和實施例在所有方面均為例示，並非限制性的內容。本發明的範圍並非由上述的說明而是由權利要求的範圍示出，其包括在與權利要求的範圍等同的意思和範圍內的所有變更。
[0089]產業h的可利用件
[0090]本發明的製造方法不僅可以利用於進行上述導電處理的刷子用刷頭的製造方法，還可以利用於包括染色、漂白等在各種處理液中浸潰纖維的工序的刷子用刷頭的製造方法。
【權利要求】
1.一種刷子用刷頭的製造方法，其包括以下工序: 第I工序，將熔融紡絲得到的合成纖維捲成纖維束； 第2工序，將所述纖維束相對於長度方向垂直切斷成單位纖維束； 第3工序，在所述單位纖維束中包含的纖維的前端部分形成錐形； 第4工序，將所述單位纖維束的一部分分離形成刷頭； 第5工序，將所述刷頭浸潰在容納處理液的處理浴中，在纖維的表面形成含有導電性材料的導電部。
2.根據權利要求1所述的刷子用刷頭的製造方法，其中，所述纖維的纖維直徑為0.05mm以上且1.0Omm以下,且所述刷頭的直徑為1.0mm以上且30.0mm以下。
3.根據權利要求1所述的刷子用刷頭的製造方法，其中，所述合成纖維為聚對苯二甲酸丁二醇酯。
4.根據權利要求1所述的刷子用刷頭的製造方法，其中，所述處理液為包含選自Cu2+、Ag+、Pd2+中的至少I種金屬離子和還原劑的水溶液，或為包含選自Cu、Ag和Ni中的至少I種金屬的鍍覆液。
5.根據權利要求1所述的刷子用刷頭的製造方法，其中，所述導電性材料包含由選自Cu、Ag和Pd中的至少I種金屬形成的硫化物、或選自Cu、Ag和Ni中的至少I種鍍覆金屬。
6.根據權利要求1所述的刷子用刷頭的製造方法，其中，所述導電性材料為硫化銅。
【文檔編號】A46D1/08GK103635118SQ201280002273
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年10月1日 優先權日:2012年6月27日
【發明者】平本健 申請人:日本蠶毛染色株式會社