刷子用刷头的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种刷子用刷头的制造方法，其包括以下工序：第1工序，将熔融纺丝得到的合成纤维卷成纤维束；第2工序，将该纤维束相对于长度方向垂直切断成单位纤维束；第3工序，在该单位纤维束中包含的纤维的前端部分形成锥形；第4工序，将该单位纤维束的一部分分离形成刷头；第5工序，将该刷头浸渍在容纳处理液的处理浴中，在纤维的表面形成含有导电性材料的导电部。
【专利说明】刷子用刷头的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及刷子用刷头的制造方法。进一步详细而言，涉及由表面具有导电部的纤维形成的刷子用刷头的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，作为兽毛的替代品，使用为了使其特征接近兽毛而进行了改良的合成纤维。例如，日本特开2008-109990号公报(专利文献I)中公开了通过对将无机粉体与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合并进行熔融纺丝而得到的长丝进行拉伸来制造具有与兽毛的角质层的结构相类似的表面的长丝的方法。此外，专利文献I中公开了将拉伸后的长丝的一端浸溃在碱溶液中来制成锥形(tapered shape)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2008-109990号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]而且，具有对上述这种合成纤维赋予了导电性的导电性纤维的刷子具有除电作用，不仅作为化妆用刷子极为有用，特别是近年来在以智能手机为首的装有触摸屏的电子设备中，可实现屏幕上的精细描画而受到关注，需求迅速扩大。
[0008]现在的情况是，上述这种具有导电性纤维的刷子用的刷头如下制造:首先形成由合成纤维制成的纤维束，将该纤维束的各纤维的前端加工成锥形之后，将该纤维束浸溃在溶解有导电性材料的处理液等中，得到由前端具有锥形、在表面形成有导电部的纤维构成的纤维束，进一步将从该纤维束分离的纤维扎捆，从而制造。
[0009]然而，根据上述的制造方法，在形成导电部(以下也记为导电处理)的工序中，在将纤维束浸溃在溶解有导电材料的处理液中时，形成为锥形的前端非常容易杂乱，极难控制纤维形状。此外，由于完成状态的不均匀程度也较大，因此以往一直从该纤维束中挑选适合各用途的所期望的质量的纤维，将它们扎捆来制造刷子用刷头。而且，由于该挑选操作包括精细的操作而极难利用自动设备进行辨别，只能通过手工操作进行。与此同时，在上述挑选操作中，废弃的纤维的量根据情况的不同，有时会达到进行过导电处理的纤维束中的近80%，在原料的使用效率等上存在很大问题。
[0010]并且，在现在的情况下，代替上述的制造方法的、高效地制造具有导电性纤维的刷子用刷头的方法还是未知的，预期今后将无法应对持续扩大的需求。
[0011]本发明是鉴于这种现状而做出的，其目的在于提供如下的刷子用刷头的制造方法:在包括将纤维的前端部分加工成锥形的工序、以及例如导电性处理、染色处理、漂白处理等将纤维浸溃在各种处理液中进行纤维的表面处理的工序的由合成纤维构成的刷子用刷头的制造中，大幅改善成品率，简化制造工序，并且原料废弃量极少。[0012]用于解决问题的方案
[0013]本发明的制造方法的特征在于，在制造由加工成锥形的纤维构成的纤维束之后，将该纤维束分离，形成最终作为刷子使用的形状的刷头，并对该刷头进行导电处理等液体处理。
[0014]S卩，本发明的制造方法的特征在于，其包括以下工序:第I工序，将熔融纺丝得到的合成纤维卷成纤维束；第2工序，将该纤维束相对于长度方向垂直切断成单位纤维束;第3工序，在该单位纤维束中包含的纤维的前端部分形成锥形；第4工序，将该单位纤维束的一部分分离形成刷头；第5工序，将该刷头浸溃在容纳处理液的处理浴中，在纤维的表面形成含有导电性材料的导电部。
[0015]在这里，优选的是，上述纤维的纤维直径为0.05mm以上且1.0Omm以下。
[0016]此外，优选的是，上述刷头的直径为1.0mm以上且30.0mm以下。
[0017]此外，优选的是，上述合成纤维为选自聚酯类合成纤维、丙烯酸类合成纤维、聚酰胺类合成纤维中的I种合成纤维，进一步优选的是，适宜为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
[0018]此外，优选的是，上述处理液为包含选自Cu2+、Ag+、Pd2+中的至少I种金属离子和还原剂的水溶液，或为包含选自Cu、Ag和Ni中的至少I种金属的镀覆液。
[0019]此夕卜，优选的是，上述还原剂为Na2S2O3或NaHS03。进而，优选的是，上述导电性材料包含由选自Cu、Ag和Pd中的至少I种金属形成的硫化物、或选自Cu、Ag和Ni中的至少I种镀覆金属，进一步优选的是，适宜为硫化铜。
[0020]并且，优选的是，上述表面具有导电部的纤维的表面电阻值为KT1QAm以上且IO9 Ω /cm 以下。
[0021]发明的效果
[0022]根据本发明的制造方法，在包括将前端部分具有锥形的合成纤维浸溃在处理液中进行纤维的表面处理的工序的刷子用刷头的制造工序中，可以使成品率飞跃性地提高，且大幅减少原料废弃量，并且可以简化整个制造工序。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是表示本发明的制造方法中的各工序的内容的图。
[0024]图2是表示本发明的制造方法中的单位纤维束和刷头的一个例子的图。
[0025]图3是表示通过本发明的制造方法得到的刷头和通过现有方法进行了导电处理的单位纤维束的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0026]以下进一步详细说明本发明的刷子用刷头的制造方法。本发明的刷子用刷头的制造方法如图1所示，其特征在于，其包括以下的第I工序?第5工序。本发明的制造方法只要包括以下的第I工序?第5工序则也可以包括其他工序，只要包括第I工序?第5工序即可显示本发明的效果。以下对各工序进行详细说明。
[0027]<第I工序>
[0028]在本发明的制造方法的第I工序中，将熔融纺丝得到的合成纤维卷成纤维束。
[0029]《熔融纺丝装置》[0030]作为熔融纺丝装置，现有公知的任意装置均可以采用，优选为具备适合于刷子用纤维的挤出喷嘴的装置。
[0031]《合成纤维》
[0032]在这里，上述合成纤维可以使用选自聚酯类合成纤维、丙烯酸类合成纤维、聚酰胺类合成纤维中的I种。具体而言，作为聚酯类合成纤维，聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯是适宜的，作为丙烯酸类合成纤维，丙烯腈、KANEKA CORPORATION的Modacrylic是适宜的。此外，作为聚酰胺类合成纤维，尼龙6、尼龙66和尼龙612是适宜的。浸溃在碱性溶液中而在纤维的前端部分形成锥形时，优选使用能够快速溶解、能够简便地形成具有一定的梯度的锥形的聚对苯二甲酸丁二醇酯。
[0033]《纤维》
[0034]在这里,上述纤维的纤维直径优选为0.05mm以上且1.0Omm以下,如果为0.06mm以上且0.30mm以下则更适宜。纤维直径如果小于0.05mm,则缺乏作为刷子的硬度，并且操作的容易性降低，如果超过1.00mm，则会影响最终的刷子的触感等，故不优选。
[0035]《纤维束》
[0036]将熔融纺丝得到的合成纤维冷却固化、拉伸之后，连续卷在旋转轴上形成纤维束。在这里，对纤维束的直径等没有特别限定，可以考虑制造设备的限制等而适当调整。在这里，纤维束可以容纳在筒状体等中以便于进行之后的加工。
[0037]〈第2工序>
[0038]在本发明的制造方法的第2工序中，将第I工序中得到的纤维束相对于长度方向垂直切断成单位纤维束。
[0039]《单位纤维束》
[0040]对单位纤维束的长度没有特别限制，可以根据作为目标的刷子的种类等而适当设定。而且，通过将切断后的纤维束的一端固定，可以制成单位纤维束。对将切断后的纤维束的一端固定的方法没有特别限定。例如可列举出用橡皮圈、绳子捆住固定的方法，通过纸制胶带等粘合带进行固定的方法等。此外，此时例如也可以通过在单位纤维束上卷绕树脂制的片并从该片上用上述方法固定来将单位纤维束整体固定。周围用硬质纸进行固定的单位纤维束的一个例子示于图2的中央。
[0041]〈第3工序〉
[0042]在本发明的制造方法的第3工序中，对第2工序中得到的单位纤维束中包含的纤维的前端部分进行加工形成锥形。
[0043]作为对纤维的前端部分进行加工形成锥形的方法，例如可列举出通过在碱性溶液中浸溃使纤维的外表面溶解来形成锥形的方法、通过磨削、研磨等机械加工来形成锥形的方法等。在这里，为了得到细而尖的前端部分，优选在碱性溶液中浸溃的方法。
[0044]《在碱性溶液中浸溃来形成锥形的方法》
[0045]将纤维浸溃在碱性溶液中来将前端部制成锥形时，作为碱性溶液，可以使用碱性水溶液、有机溶剂等。使用碱性溶液时，例如将单位纤维束的与固定部相反一侧的前端部分在液温60°C左右的30质量％的氢氧化钠水溶液中浸溃6?12小时。此外，在聚酯类合成纤维的情况下，作为有机溶剂，可以适宜地使用加热过的二甲基甲酰胺(DMF)、加热过的酚类溶剂，在丙烯酸类合成纤维的情况下，可以适宜地使用丙酮、DMF，在聚酰胺类合成纤维的情况下，可以适宜地使用酚类溶剂。
[0046]在这里，碱性溶液通过毛细现象从被浸溃的纤维的一端侧沿着纤维的表面流过，朝另一端侧上升。由此，碱性溶液所流过的纤维的表面被碱性溶液所溶解。此时，越接近被浸溃的一端侧的前端，越会有多量的碱性溶液流过。因此，在各纤维中，以被浸溃的一端侧的前端部分的截面的直径更小(即更细)、越接近另一端侧截面的直径越大(即越粗)的方式被溶解，结果可以在各纤维上形成锥形。
[0047]此外，在这里，上述浸溃时间越长，越可以使锥形的前端部分尖。此外，碱性溶液的液温越高或碱性溶液的浓度越高，越可以更快地使纤维的表面溶解。
[0048]《洗涤》
[0049]在碱溶液中浸溃之后，可以进行纤维的洗涤。例如可以通过将单位纤维束浸溃在洗涤液中来进行洗涤。此外，也可以使洗涤液流过单位纤维束。作为洗涤液，可以使用含有水、柠檬酸、醋酸、甲酸、硫酸等的酸性水溶液。此外，洗涤后优选对纤维进行干燥。
[0050]此外，通过洗涤可以洗去附着于纤维的表面的碱性溶液，因此可以快速停止纤维的溶解。需要说明的是，虽然可以通过调整碱性溶液的浓度、温度、浸溃时间来控制溶解的程度，但例如也可以通过在将从碱性溶液中取出的单位纤维束放置规定时间之后进行洗涤来控制溶解的程度。
[0051]《通过机械加工来形成锥形的方法》
[0052]作为通过机械加工来形成锥形的方法，可以采用现有公知的任意方法，例如可列举出通过钢丝刷磨削的方法、使用研磨磨粒的方法等。
[0053]从触感、纤细程度的角度来看，锥形的越往前越细的前端部的截面的直径优选为
3μ m以上且10 μ m以下，更优选为不具有截面，即前端部是尖的形状。
[0054]〈第4工序〉
[0055]在本发明的制造方法的第4工序中，将第3工序中得到的在各纤维的前端具有锥形的单位纤维束的一部分分离形成刷头。
[0056]对从单位纤维束分离刷头的方法没有特别限定，可以是任意方法。例如可列举出如下方法:与纤维的长度方向平行地将与目标的刷头的直径相匹配的筒状体插入单位纤维束，将容纳在该筒状体的内部的纤维束的一部分作为刷头分离。
[0057]《固定刷头形状的方法》
[0058]所分离的刷头的形状要进行固定。对固定刷头的形状的方法没有特别限定，例如可以适宜地使用将所分离的刷头插入具有刷头的形状的成形孔模之后，切割成指定长度，通过热熔接、水溶性胶对根部进行固定的方法等。此外，也可以通过水溶性胶对刷头的外表面整体进行固定。
[0059]在这里，分离的刷头的直径优选为1.0mm以上且30.0mm以下，更优选为3.0mm以上且20.0mm以下。如果刷头的直径为1.0mm以上且30.0mm以下,则在后述的第5工序中，处理液易于浸溃各纤维的表面，可以在各纤维的表面形成导电部而不使纤维变形。此外，该刷头的直径可以根据刷子的用途、规格而在该范围内自由设定。图2的右下示出对外表面整体进行了固定的刷头的一个例子。
[0060]〈第5工序>
[0061 ] 在本发明的制造方法的第5工序中，将第4工序中得到的刷头浸溃在处理液中，在刷头中包含的各纤维的表面形成由导电材料形成的导电部。
[0062]在这里，上述刷头优选以容纳于袋状物的状态浸溃到处理液中。通过如此进行，可以防止由于刷头与处理浴的壁面接触等而使刷头的固定瓦解、分解、或者纤维变形。此外，可以高效地回收处理后的刷头。
[0063]对上述的袋状物没有特别限定，例如可列举出将多个刷头容纳在可以自由地透过处理液、由多孔性的材料制成的袋子中，将该袋浸溃在处理液中的方法等。
[0064]这种容纳刷头的袋子的材料只要不会与刷头的纤维缠绕、不会损伤刷头的纤维，则可以是任意物质。在为多孔性的材料时，优选为纤维不会缠绕的材料。作为这种材料，例如可列举出尼龙纤维、植物纤维、无纺布等，其中，可以适宜地使用由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的无纺布。并且，优选根据纤维直径来选择该袋材料的网孔的面密
/又寸。
[0065]此外，该袋的大小可以是任意大小，优选调整至不会损伤刷头的大小。
[0066]上述处理浴可以为了提高处理效率而具备用于产生水流的搅拌单元、循环单元等，优选设定搅拌条件、循环条件以使已被暂时固定的刷头不会分解、变形。例如使用密封奥氏染色机时，优选进行水流的调整以使容纳了刷头的袋子、刷头自身不会因被强劲的水流冲击而杂乱。
[0067]《处理液》
[0068]本工序中的处理液可以使用例如含有铜盐和硫代硫酸盐的水溶液等。而且，通过在容纳了该水溶液的处理浴中浸溃刷头，可以在刷头中包含的纤维的表面形成由导电材料形成的导电部。
[0069]相对于一次所处理的刷头的总质量，上述处理液中的铜盐的浓度优选为5质量％以上且15质量％以下，相对于一次所处理的刷头的总质量，硫代硫酸盐的浓度优选为5质量％以上且15质量％以下。对处理液的温度、浸溃时间等没有特别限制，可以适当变更。
[0070]此外，例如上述处理液也可以是含有硫酸铜和还原剂的水溶液等。相对于一次所处理的刷头的总质量，处理液中的硫酸铜的浓度优选为10质量％以上且13质量％以下，处理液中的还原剂的浓度优选为10质量％以上且13质量％以下。对处理液的温度、浸溃时间等没有特别限制，可以适当变更。其中，作为还原剂，可以使用硫代硫酸钠(Na2S2O3)、亚硫酸氢钠(NaHSO3)等。
[0071]通过经历本工序，可以在浸溃了处理液的刷头所包含的纤维的表面形成被硫化铜被覆的导电部。其中，导电材料不限于硫酸铜，例如可以使用Ag的硫化物(硫化银)和Pd的硫化物(硫化钮)等，此外，也可以使用含有选自Cu、Ag和Ni中的至少I种金属的镀覆金属。在通过镀覆金属形成被覆部时，可以采用公知的镀覆方法，但从不容易剥离、形成后与氧等的反应性低的观点来看，优选使用硫化铜。
[0072]通过本发明的制造方法得到的刷子用刷头中包含的具有导电部的纤维的表面电阻值优选为ΙΟ—1 Ω/cm以上且IO9 Ω/cm以下。表面电阻值在该范围时，具有导电部的纤维的自放电特性有提高的倾向。因此，优选调整被覆部的密度、厚度等以使具有导电部的纤维的表面电阻值在该范围。此外，表面电阻值更优选为IO1 Ω/cm以上且IO8 Ω/cm以下，进一步优选为IO2 Ω /cm以上且IO6 Ω /cm以下。
[0073]在上述任一情况下，在处理液中都可以添加其他辅助剂、例如pH调节剂等。作为pH调节剂，例如可以使用醋酸、梓檬酸等有机酸。此外，为了保持处理液中的还原性条件，也可以使用焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、次磷酸钠等弱还原剂。此外，也可以在不同于容纳有处理液的处理浴的另一浴中加入其他辅助剂，将刷头依次浸溃在各个浴中。
[0074]通过经历以上的第I工序?第5工序，可以简便地以极高的成品率制造由前端具有锥形、表面具有导电部的合成纤维构成的刷子用刷头。
[0075]实施例
[0076]以下举出实施例来更详细地说明本发明的制造方法，但本发明并不限定于此。
[0077]作为合成纤维的原料，准备聚对苯二甲酸丁二醇酯的树脂粒料。将该树脂粒料供给至熔融纺丝装置，在该装置内熔融混炼之后，从喷嘴前端挤出聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的熔融物。
[0078]接着，将从喷嘴前端挤出的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的熔融物冷却固化之后，进行拉伸，得到纤维直径0.15mm的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
[0079]如上所述地连续制造聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维，将该纤维卷于安装在卷取装置的旋转轴上的铁制四面框上，形成纤维束。该纤维束的直径为45.0mm。
[0080]在该四面框上的I处将上述纤维束切断，将该纤维束对折，插入由聚乙烯树脂形成的筒状体。进一步将该纤维束以长度60mm间隔相对于纤维的长度方向垂直切断(即横切为圆筒形物)，得到多个单位纤维束。接着，从各单位纤维束剥离取下该筒状体，将其一端用橡皮筋绑住固定。
[0081]将这样操作得到的单位纤维束的与被固定的端部相反一侧的端部的前端部分在调整液温至60°C的30质量％的氢氧化钠水溶液中浸溃6小时。接着，将从氢氧化钠水溶液中取出的纤维浸溃在水浴中洗漆，用60?100°C的温风干燥。由此，在该纤维束中包含的各纤维的前端部分形成锥形。
[0082]接着，将由直径6.0mm的聚丙烯树脂形成的筒状体从被固定的端部侧插入在各纤维的前端具有锥形的单位纤维束，以使得筒状体的内部不会形成间隙的方式容纳纤维。将该筒状体从单位纤维束拔出，将容纳在内部的纤维束切断成指定长度。接着，将切断成指定长度的纤维束插入内部具有加工成刷头的形状的空洞的刷头成形用孔模。在这里，进一步将刷头的与前端相反一侧的端部切断来调整刷头的长度。接着，通过在250°C?300°C下对该切断面(即刷头的根部)进行10秒钟?15秒钟的热处理而将根部固定之后，通过水溶性胶将刷头整体的形状固定。如此操作得到在各纤维的前端具有锥形的刷子用刷头。
[0083]接着，将10个上述刷头容纳在由聚丙烯纺粘无纺布(polypropylene spunbond)(面密度:30g/m2)形成的袋子(宽度:10cm,深度:10cm)中。
[0084]接着，将该袋子浸溃在容纳了含有硫酸铜和作为还原剂的硫代硫酸钠的水溶液的处理浴中，从而在纤维的表面形成导电性的被覆部。其中，水溶液中的硫酸铜的浓度相对于刷头的总质量设定为12质量％，水溶液中的还原剂的浓度相对于刷头的总质量设定为13质量％。接着，从处理浴中将该袋子取出，离心脱水之后，从袋子中取出刷头，用80°C的温风干燥，得到各纤维的前端具有锥形、且各纤维的表面具有由导电材料形成的被覆部(即导电部)的刷子用刷头。
[0085]通过上述的本发明的制造方法得到的刷子用刷头整体均匀染色(即均匀地形成了导电部)，且刷头中包含的纤维完全没有杂乱、损伤。另一方面，通过现有方法进行过导电处理的单位纤维束的染色存在不均(即具有导电部的形成不均匀的部分)，主要在纤维束的外侧出现了纤维的杂乱。图3示出通过本发明的制造方法得到的刷头与通过现有方法进行了导电处理的单位纤维束的一个例子。图3的下部示出通过本发明的制造方法得到的3个刷头，图3的上部示出通过现有方法进行了导电处理的I个单位纤维束。
[0086]如上所述，通过现有方法得到的纤维束需要对各纤维进行挑选来形成刷头，会产生大量的废弃物。而通过本发明的制造方法得到的刷头如上所述具有高品质，因此不需要挑选，可以省去进行挑选的工序，并且不会产生原料废弃，这是显而易见的。
[0087]进而，现有方法中出现了杂乱、处理不均的纤维的挑选极难利用自动设备进行判另IJ，只能通过手工作业进行，而根据本发明的制造方法，可以省去如上所述的需要人工的挑选工序，因此能够实现制造工序整体的自动化，适合于大量生产。
[0088]应理解本次公开的实施方式和实施例在所有方面均为例示，并非限制性的内容。本发明的范围并非由上述的说明而是由权利要求的范围示出，其包括在与权利要求的范围等同的意思和范围内的所有变更。
[0089]产业h的可利用件
[0090]本发明的制造方法不仅可以利用于进行上述导电处理的刷子用刷头的制造方法，还可以利用于包括染色、漂白等在各种处理液中浸溃纤维的工序的刷子用刷头的制造方法。
【权利要求】
1.一种刷子用刷头的制造方法，其包括以下工序: 第I工序，将熔融纺丝得到的合成纤维卷成纤维束； 第2工序，将所述纤维束相对于长度方向垂直切断成单位纤维束； 第3工序，在所述单位纤维束中包含的纤维的前端部分形成锥形； 第4工序，将所述单位纤维束的一部分分离形成刷头； 第5工序，将所述刷头浸溃在容纳处理液的处理浴中，在纤维的表面形成含有导电性材料的导电部。
2.根据权利要求1所述的刷子用刷头的制造方法，其中，所述纤维的纤维直径为0.05mm以上且1.0Omm以下,且所述刷头的直径为1.0mm以上且30.0mm以下。
3.根据权利要求1所述的刷子用刷头的制造方法，其中，所述合成纤维为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
4.根据权利要求1所述的刷子用刷头的制造方法，其中，所述处理液为包含选自Cu2+、Ag+、Pd2+中的至少I种金属离子和还原剂的水溶液，或为包含选自Cu、Ag和Ni中的至少I种金属的镀覆液。
5.根据权利要求1所述的刷子用刷头的制造方法，其中，所述导电性材料包含由选自Cu、Ag和Pd中的至少I种金属形成的硫化物、或选自Cu、Ag和Ni中的至少I种镀覆金属。
6.根据权利要求1所述的刷子用刷头的制造方法，其中，所述导电性材料为硫化铜。
【文档编号】A46D1/08GK103635118SQ201280002273
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年10月1日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】平本健 申请人:日本蚕毛染色株式会社