BE1022251B1 - Samenstelling van kunstmatige haarvezel en productiemethode ervan - Google Patents

Abstract

Samenstelling van kunstmatig haar uit ten dele natuurlijk organisch materiaal, waarbij het kunstmatig haar bestaat uit een kern, omgeven door een mantel, daardoor gekenmerkt dat de kern bestaat uit een vezel van één of meer filamenten uit een hoog performant polymeer en dat de mantel bestaat uit één of meer lagen shellac en vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar, gecombineerd met vernetters die door middel van een lijmlaag op de kern worden vastgehouden en ook een productiemethode voor het vervaardigen van dergelijk kunstmatig haar bestaande uit zes stappen.

Description

Samenstelling van kunstmatige haarvezel en productiemethode ervan.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling van een kunstmatige haarvezel en op een productiemethode voor het vervaardigen ervan.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het vervaardigen van kunstmatige haarvezel om menselijk haar te vervangen of aan te vullen of om pruiken te vervaardigen die voor menselijk gebruik bestemd zijn.

Het is bekend dat kunsthaar wordt gebruikt voor het vervaardigen van pruiken of haarstukjes die gebruikt worden om mensen die te weinig hoofdhaar hebben, te voorzien van meer haar.

Traditioneel gebruikt men hiervoor artificiële vezels uit één of meer polymeervezels, die van de gewenste kleur worden voorzien door middel van kleurstoffen.

Een probleem met dit artificieel haar is dat het zich niet gedraagt zoals menselijk haar waardoor het zijn rol als vervanger niet helemaal kan waarmaken.

Artificiële haarvezels uit kunststof vertonen niet de kenmerken van natuurlijk menselijk haar zoals de kleur en de glans of de weerschijn ervan, de wasbaarheid en de krulbaarheid ervan. De levensduur van artificiële haarvezels laat te wensen over, alsook de weerstand tegen warmte zoals tegen kokend water waarbij artificieel haar dikwijls zijn krulling verliest, en nog de bestendigheid tegen thermisch krullen met een krultang, waarbij artificiële haarvezels dikwijls onomkeerbaar beschadigd raken.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een door de mens gemaakte imitatie van menselijk haar of kunstmatig haar, waarvan de samenstelling verkregen wordt door een productiemethode die tevens deel uitmaakt van deze uitvinding.

De huidige uitvinding betreft een samenstelling van kunstmatig haar uit ten dele natuurlijk organisch materiaal, waarbij het kunstmatig haar bestaat uit een kern, omgeven door een mantel, en waarbij de kern bestaat uit een vezel van één of meer filamenten uit een hoog performant polymeer en waarbij de mantel bestaat uit één of meer lagen shellac en vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar, gecombineerd met vernetters die door middel van een lijmlaag op de kern worden gebonden.

Bij voorkeur is het hoog performant polymeer gekozen uit de groep van volgende polymeren:

- polysulfon - PTFE - PEEK-GF -PPA

- polysufur - Tehnora - PEEK-CA -PBT

- PEEK - TPX - PESU -PEN

- polyethersulfon - Victrex PEEK - PEI -PEEK-BG - polyimide - ICE - POM, en niet uit de groep van lager performante polymeren zoals:

- PET - PES - PETP - nylons - PVC - polyolefines.

Bij voorkeur bestaan de vernetbare ingrediënten van de mantel uit gehydrolyseerd menselijk haar of keratine en uit shellac.

Shellac is een dunne vernis verkregen uit een voor de mens onschadelijk natuurlijk hars afkomstig van een insect Laccifera lacca opgelost in alcohol. Het is neutraal tot zuur en is in de regel oplosbaar in alcohol.

Vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar is vergelijkbaar met viscose en is daarom verdunbaar in water.

Dit maakt het combineren van vloeibaar gehydrolyseerd haar met shellac moeilijk en meer speciaal het maken van intermoleculaire bindingen tussen beiden.

Deze uitvinding lost dit probleem op door vooreerst de shellac fractie basisch te maken en dan de shellac toe te voegen aan het in base gehydrolyseerd menselijk haar, waarna melkzuur wordt toegevoegd om terug neutraal of zuur te worden. Daarna kunnen vernetters zoals viscose of andere chemische vernetters toegevoegd worden waardoor het mogelijk wordt intermoleculaire bindingen te verkrijgen tussen shellac en gehydrolyseerd menselijk haar waarbij beide bestanddelen geïntegreerd worden.

Shellac is een natuurlijk polymeer en deze uitvinding openbaart dat het mogelijk is dit polymeer chemisch te vernetten waarbij het verrassend thermisch resistent is tot 200°C, waar natuurlijk shellac reeds bij 80°C smelt, en dat het bovendien mogelijk is dit polymeer te binden aan keratine met een ionische binding mede verkregen door een corona- of plasmabehandeling.

Bij voorkeur bestaat de vernetter uit epichlorohydrine of glutaaraldehyde gecombineerd met polyisocyanaat en/of hydrofiel alifatisch polyisocyanaat voor het vernetten van vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar en andere bestanddelen in de mantellaag of -lagen. De vernetter in de epoxy lijmlaag heeft ook en bindend effect op een deel van de natuurlijke organische materie in de shellac- en keratinelaag of -lagen.

Bij voorkeur wordt ook viscose en melkzuur aan de mantellaag toegevoegd, waardoor de hardheid en de sterkte van de mantel verbeterd wordt. Melkzuur bevat hydroxyl- en carboxylgroepen die de intermoleculaire bindingen bevorderen en viscose werkt als vernetter.

Bij voorkeur bestaat de lijmlaag uit een epoxy lijm.

Bij voorkeur is de diameter van de kern begrepen tussen minimum 30 pm en maximum 80 pm, hetgeen zowat 10% tot 40% dunner is dan een gemiddeld menselijk haar waarvan de diameter 50 pm tot 90 pm bedraagt.

Bij voorkeur is kubisch boornitride of CBN toegevoegd aan de kern in nanopartikels kleiner of gelijk aan 3pm voor een monofilament-kern of in nanopoeder met partikelgrootte kleiner of gelijk aan 1 pm voor een multifilament-kern.

Een voordeel van deze CBN glansverlager is dat deze niet, zoals de gebruikelijke toegevoegde Ti02 partikels (0,1 tot 2%) onderhevig zijn aan oxidatie hetgeen de polymeren gradueel over de jaren beschadigt en afbreekt.

Bij voorkeur is aan de kern 2% tot 20% ultrafijn gemalen glasvezel of kubisch boornitride toegevoegd aan het performant polymeer, waarbij de korrelgrootte 3pm of minder is voor een monofilament-kern en de nanopartikelgrootte lpm of minder is voor een multifilament-kern, waardoor de kern warmtebestendiger, minder rekbaar, treksterker en dichter wordt gemaakt.

Alhoewel fijn gemalen glasvezelpoeder niet veilig is voor het menselijk lichaam is dit glaspoeder wel veilig, omdat de partikels volledig ingebed zijn door een sterke ionische binding van de polymeren met de glaspartikels, zodat de glaspartikels niet loskomen en niet verder fragmenteren. De binding tussen glas en polymeer wordt bevorderd door een corona behandeling van het hoog performant polymeer, zodat het veilig wordt voor menselijk gebruik.

Een voordeel van het toevoegen van glaspoeder is dat de rekbaarheid van de haarvezel erdoor wordt verkleind, zodat de haarvezel ook minder beschadigd wordt door kammen of krachtig brushen.

De samenstelling van kunstmatig haar volgens deze uitvinding biedt een aantal voordelen: waar natuurlijk haar beschadigd wordt door langdurig drogen bij hoge temperatuur en door chemische producten zodat het er als stro begint uit te zien, is dit kunstmatig haar hiertegen bestand en behoudt het zijn eigenschappen bij hogere temperaturen en chemische behandelingen zoals bleken met peroxide of behandelingen met sterke zuren of sterke basen. Waar natuurlijk haar thermisch ingebrachte krullen reeds verliest in lauw water, behoudt dit kunstmatig haar zijn thermisch ingebrachte krullen zelfs in kokend water. Dit kunstmatig haar is sterker en biedt ook een veel langere levensduur dan andere gekende haarvezels met of zonder natuurlijke of synthetische organische materialen. Dit kunstmatig haar vormt as bij verbranding en geeft een organische geur indien het nat is die vergelijkbaar is met de geur van nat menselijk haar. Kleurstoffen en vocht worden beter opgenomen dan in de gekende kunstmatige haarsoorten.

De huidige uitvinding betreft tevens een productiemethode voor het vervaardigen van kunstmatige haarvezel waarbij een kern bestaande uit een vezel van één of meer filamenten uit een hoog performant polymeer, die omgeven wordt door een mantel hoofdzakelijk bestaande uit één of meer lagen natuurlijk organisch materiaal, zijnde shellac en vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar, gecombineerd met vernetters en met melkzuur die door middel van een lijmlaag op de kern worden gebonden.

De meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de productiemethode voor het vervaardigen van kunstmatige haarvezel volgens deze uitvinding wordt in volgende stappen beschreven:

In een eerste stap wordt een kernvezel uit hoog performant polymeer doorheen een corona of plasma behandelingseenheid getrokken waarbij de polymeerketens ten dele gebroken worden door de corona of plasma-straling en waarbij hydroxylgroepen en carboxylgroepen eraan worden toegevoegd, na een blootstelling gedurende een periode tot één seconde lang.

Het vermogen en de energie van de corona of plasma-straling en ook de tijd van blootstelling kunnen worden aangepast aan de gewenste water- en/of pigmentabsorptie vereist door het hoog performante polymeer.

In een tweede stap wordt de kern onmiddellijk na de corona-behandeling bekleed met een twee componenten-epoxylijm door de vezel bij voorkeur horizontaal te trekken door een bad van lijm tot lOx verdund met een solvent zoals ethylacetaat, aan een snelheid van 1 tot 5 meter per seconde, waarna de mantel onmiddellijk aan warmte wordt blootgesteld voor het drogen en verharden van de bindingslaag.

Door het drogen en verharden ontstaat een permanente en onlosmakelijke ionische binding die als grondlaag voor de kern uit hoog performant polymeer dienst doet.

In een derde stap worden één of meer bijkomende lagen aangebracht, waarbij elke laag bevat: - shellac van 10% tot 35%; - vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar van 15% tot 35% ; viscosehoudende en/of niet-viscosehoudende vernettingsmiddelen.

Om de gewenste dikte van het artificieel haar te verkrijgen kan deze bemanteling 2 tot 3 keer herhaald worden.

Een voordeel van deze lagen is dat viscosehoudende ook samen met niet-viscosehoudende vernettingsmiddelen kunnen gebruikt worden omdat deze lagen water en alcohol bevatten hetgeen nieuw en uniek is in deze toepassing.

In een vierde stap wordt een afwerkingslaag of toplaag aangebracht door middel van bij voorkeur een kampolymeer met een ruggegraat met aan één zijde zijvertakkingen om een bijkomende en duurzame glijding te verkrijgen.

Een voordeel van een dergelijk kampolymeer is dat de verbeterde glijding ermee bekomen duurzaam is omdat dit polymeer niet uit het haar kan gewassen worden zoals het geval is met glijmiddelen zoals siliconen, lanoline of andere chemicaliën die aan artificieel haar worden toegevoegd.

In een vijfde stap wordt de kern en de mantel na de afwerking bijkomend aan een corona of plasma schokbehandeling onderworpen tot één seconde lang, vooraleer in een oven te worden gedroogd, gehard en verder vernet.

Dit om de natuurlijke en organische polymeren van shellac, menselijk haarkeratine en epoxylijm ten dele te breken, bijkomend hydroxyl- en carboxylgroepen aan te brengen vooraleer verder te vernetten en te drogen waarna deze verschillende ingrediënten met inbegrip van de kernvezel een betere binding en ten dele een permanente sterke ionaire binding zullen vertonen.

Tegelijk wordt een zeker gehalte aan vocht- en pigment-absorptie bekomen afhankelijk van de hoeveelheid vermogen, de duur en de energie van de corona of de plasma bestraling die werd gegeven.

Nog een voordeel van deze tweede corona of plasma-behandeling is dat deze de sterkte, levensduur, kwaliteit vochtabsorbtie en kleurabsorptie van het kunstmatig haar verbetert.

In een zesde stap wordt het product gedroogd in een hete lucht-oven bij 90°C tot 180°C gedurende 5 tot 30 minuten, afhankelijk van het type polymeer in de kern en de dikte van de aangebrachte mantel, waarbij de artificiële haarstreng gebonden en vernet wordt.

Gedurende het proces voor het aanbrengen van de mantel is een zekere graad van droging vereist voor en achter elke laag, waarbij de temperatuur maximum 240°C bedraagt gedurende 2 tot 5 seconden en minimum 90°C bedraagt gedurende 6 tot 12 seconden naargelang het type polymeer in de kern en de dikte van de mantellagen en waarbij ook de productiesnelheid en de dikte en viscositeit van de mantellaag een rol spelen.

Het spreekt voor zich dat nog andere ingrediënten kunnen worden toegevoegd gedurende het productieproces indien nodig zoals: solventen, verzachters, plasticizers, verharders, vernetters, spreidingsmiddelen, egalisatiemiddelen, zuren of basen voor het afstellen van de pH, pigmenten, verbeteraars voor asvorming, brandvertragers, glansverlagers of reflectieverhogers, glijmiddelen, antibacteriële middelen, UV stabilisatoren, anti-oxidantia, frictieverhogers, natuurlijke of synthetische wassen, vetten, olieën en/of lipiden, antischuimmiddelen, stabilisatoren, droogmiddelen, bindingsmiddelen, vulstoffen, hechtingsverbeteraars, synthetische harsverbeteraars, emulgatoren, hars modificatoren, reactieve verdunners, organische en/of synthetische essentiële olieën, commerciële haar-verbeteraars, siliconen, verzwaringsmiddelen en dergelijke meer.

Deze productiemethode zorgt ervoor, dat het artificiële haar een vervanger is van het menselijk haar die veel dichter bij het gedrag van echt haar aansluit en op quasi dezelfde manier behandeld kan worden.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van artificieel haar volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :

Figuur 1 schematisch en in doorsnede één artificieel haar volgens de uitvinding weergeeft met een monofilament-kern ; figuur 2 schematisch en in doorsnede een variant van figuur 1 weergeeft met een multifilament-kern.

In figuur 1 is schematisch een doorsnede loodrecht op de lengterichting weergegeven van één artificieel haar 1 volgens de uitvinding, die de doormeter ervan toont, in casu 80pm. Het artificieel haar 1 bestaat uit een monofilament-kern 2 van een hoog performant polymeer met een doormeter van 50 pm, waarin boornitride partikels 3 van 3 pm opgenomen zijn. De kern is omgeven door een laag epoxylijm 4 die de hechting verzekert tussen de kern 2 en de omgevende mantel 5 met een dikte van 15 pm uit natuurlijk organisch materiaal. De omgevende mantel is afgewerkt met een afwerklaag 6 uit een kampolymeer die voor een goede glijding van het haar zorgt.

In figuur 2 is in doorsnede een variant van figuur 1 weergegeven van één artificieel haar 7, waarbij in dit geval een centrale polyfilament-kern 2 bestaande uit meerdere filamenten uit hoog performant polymeer is weergegeven, waarrond in dit geval een concentrische mantel 5 is weergegeven uit natuurlijk organisch materiaal die door middel van een epoxylijm 4 aan de kern 2 is gehecht, en door middel van een afwerklaag 6 met een kampolymeer aan de buitenkant afgewerkt is.

Het gebruik van dit artificieel haar is zeer eenvoudig en als volgt.

Dit artificiële haar kan gebruikt worden in haarextensies en als inslaggaren, in langharige pruiken, om van haartooi te veranderen of te verbeteren of om het haar te verlengen.

Het gebruik van dit artificieel haar is niet erg verschillend van natuurlijk menselijk haar, omdat dit artificiële haar dichter bij het gedrag van echt haar aansluit en daardoor beter reageert op en bestand is tegen de courante bewerkingen en behandelingen die op menselijk haar worden toegepast dan traditioneel artificieel haar.

Zo is dit artificiële haar bestand tegen wassen, hete douches, thermogolven of thermokrullen, knippen en in permanent leggen, kleuren en ontkleuren, kammen en bewerken met haarverzorgingsproducten.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een artificieel haar volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden zoals beschreven in de conclusies.

Claims (9)

1. Conclusies.

   1. - Samenstelling van kunstmatig haar uit ten dele natuurlijk organisch materiaal, waarbij het kunstmatig haar bestaat uit een kern, omgeven door een mantel, daardoor gekenmerkt dat de kern bestaat uit een vezel van één of meer filamenten uit een hoog performant polymeer en dat de mantel bestaat uit één of meer lagen shellac en vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar, gecombineerd met vernetters die door middel van een lijmlaag 'op de kern gebonden worden..
2. 2. - Samenstelling van kunstmatig haar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het hoog performant polymeer gekozen is uit de groep van volgende polymeren: - polysulfon - PTFE - PEEK-GF -PPA - polysufur - Tehnora - PEEK-CA -PBT - PEEK - TPX - PESU -PEN - polyethersulfon - Victrex PEEK - PEI -PEEK-BG - polyimide - ICE - POM.
3. 3. - Samenstelling van kunstmatig haar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de vernetbare ingrediënten van de mantel bestaan uit vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar of keratine en shellac en uit melkzuur en vernetters.
4. 4. - Samenstelling van kunstmatig haar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de lijmlaag bestaat uit een epoxylijm.
5. 5. - Samenstelling van kunstmatig haar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de diameter van de kern begrepen is tussen minimum 30pm en maximum 50pm.
6. 6. - Samenstelling van kunstmatig haar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat aan de kern 0,2% tot 1% kubisch boornitride of CBN is toegevoegd in nanopartikels kleiner of gelijk aan 3 pm voor een monof ilament-kern of in nanopoederpartikels kleiner dan 1 pm voor een multifilament-kern.
7. 7. - Samenstelling van kunstmatig haar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat aan de kern 2% tot 20% ultrafijn gemalen glasvezel of kubisch boornitride toegevoegd is aan het polymeer, waarbij de korrelgrootte 3 pm of minder is voor een monofilament-kern en de nanopartikelgrootte kleiner is dan 1 pm is voor een multifilament-kern.
8. 8. - Productiemethode voor het vervaardigen van kunstmatige haarvezel met een samenstelling beschreven in conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat ze volgende stappen omvat: in een eerste stap wordt een kernvezel uit hoog performant polymeer doorheen een corona of plasma behandelingseenheid getrokken waarbij de polymeerketens ten dele gebroken worden door de corona of plasma-straling en waarbij hydroxylgroepen en carboxylgroepen eraan worden toegevoegd, na een blootstelling gedurende een periode tot één seconde lang. - in een tweede stap wordt de kern onmiddellijk na de corona-behandeling bekleed met twee componenten epoxy- lijm door de vezel bij voorkeur horizontaal te trekken door een bad van lijm dat tot lOx verdund is met een solvent zoals ethylacetaat, aan een snelheid van 1 tot 5 meter per seconde, waarna de mantel onmiddellijk aan warmte wordt blootgesteld voor het drogen en verharden van de bindingslaag. - in een derde stap worden één of meer bijkomende lagen aangebracht, waarbij elke laag bevat : o shellac van 10% tot 35%; o vloeibaar gehydrolyseerd menselijk haar van 10% tot 35% ; o vernetters bestaande uit epichloorhydrine of glutaaraldehyde gecombineerd met polyisocyanaat en/of hydrofiel alifatisch polyisocyanaat; o optioneel viscose en melkzuur als bijkomende hechtingsmiddelen; en waarbij deze bemanteling twee tot drie keer herhaald kan worden. - in een vierde stap wordt een afwerkingslaag of toplaag aangebracht door middel van een kampolymeer met een ruggegraat met aan één zijde zijvertakkingen om een bijkomende en duurzame glijding te verkrijgen. - in een vijfde stap wordt de kern en de mantel na de afwerking bijkomend aan een corona of plasma-schokbehandeling onderworpen tot één seconde lang, vooraleer in een oven te worden gedroogd, gehard en verder vernet. - in een zesde stap wordt het product gedroogd in een hete lucht-oven bij 90°C tot 180°C gedurende 5 tot 30 minuten, afhankelijk van het type polymeer in de kern en de dikte van de aangebrachte mantel, waarbij de artificiële haarstreng gebonden en verder vernet wordt.
9. 9.- Productiemethode voor het vervaardigen van kunstmatige haarvezel volgens conclusie 8 daardoor gekenmerkt dat gedurende het proces voor het aanbrengen van de mantel een graad van droging vereist is voor en achter elke laag, waarbij de temperatuur maximum 240°C bedraagt gedurende 2 tot 5 seconden en minimum 90°C bedraagt gedurende 6 tot 12 seconden naargelang het type polymeer in de kern en de dikte van de mantellagen.