JP2007291541A - 人工毛髪の製造方法及び人工毛髪用紡糸機 - Google Patents
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【解決手段】 芯部と芯部を覆う鞘部とからなる鞘芯構造を有し、芯部がポリアミド樹脂からなり、鞘部が芯部よりも曲げ剛性の低いポリアミド樹脂からなる人工毛髪40を製造する際、鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂を溶融し吐出する工程2と、吐出された糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴工程3と、表面に凹凸部を形成した糸を湿熱延伸、又は、延伸用乾熱ピンにより延伸する工程10とを経て製造する。
【選択図】 図2
Description
しかしながら、この鞘芯構造を有する人工毛髪の製造における延伸工程において、MXD6ナイロンは120℃以下の温度では結晶化しない性質がある。さらに、延伸前の紡糸では、原料となる樹脂の溶融後の固化は、一般的には室温中あるいは温水中で行なうので結晶化していない状態であり、この状態で結晶化のために加熱し張力、すなわち、テンションを掛けて延伸工程を実行すると、たわみが発生して塑性変形が生じやすい、つまり、だれ易い性質があり、公知の方法、例えば、特許文献2に開示された方法では安定したテンションで延伸を行なうことが困難で、作業効率が低下するという課題があった。
上記構成において、好ましくは、微細な凹凸部が、さらにブラスト処理により形成される。
好ましくは、芯部は半芳香族ポリアミド樹脂からなり、前記鞘部は直鎖飽和脂肪族ポリアミド樹脂からなる。半芳香族ポリアミド樹脂は、メタキシリレンジアミンとアジピン酸との交互共重合体であり、直鎖飽和脂肪酸ポリアミド樹脂は、カプロラクタム開環重合体、及び/又は、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との交互共重合体であってよい。鞘部及び芯部の鞘/芯重量比は、好ましくは、10/90〜35/65である。ポリアミド樹脂は、吐出工程の前に、予め、顔料及び/又は染料が添加されることが好ましい。
上記湿熱延伸槽は、好ましくは、人工毛髪の芯部となるポリアミド樹脂の結晶化温度以下の熱水で満たされた熱水容器を備え、人工毛髪素材はこの熱水の最表面で接触しつつ延伸される。
上記構成において、好ましくは、温浴と延伸用乾熱ピンとの間に予備加熱を行なうロールを備えている。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る人工毛髪の製造方法を示す工程図である。
図1に示すように、本発明の人工毛髪は、鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂が溶融され吐出される鞘芯の出発原料を吐出する工程と、吐出された糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴工程と、表面に凹凸部を形成した糸を湿熱延伸する工程と、を経ることにより得られる。好ましくは、本発明の人工毛髪は、この湿熱延伸工程に続いて、さらにこの湿熱延伸された糸に付着した水分を乾燥する工程と、湿熱延伸された糸の延伸工程と、を含む工程により製造される。さらに、この延伸工程の後で、糸表面にさらに凹凸部をつけるためのブラスト工程と、紡糸及び延伸が終了した人工毛髪の巻き取り工程を付加してもよい。
図2に示すように、紡糸機1は、鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂の溶融槽2と、これらの溶融槽2から供給される溶融液を吐出する吐出部23と、吐出部23の吐出口から吐出する糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴部3と、第1延伸部10と第2延伸部15と第3延伸部25とからなる延伸部と、弛緩延伸部30と、人工毛髪を巻き取る巻取機33と、を含み構成されている。
図示するように、糸表面にさらに凹凸部をつけるためのブラスト機35を、弛緩延伸部30と巻取機33との間に挿入してもよい。
図5(A)に示すように、湿熱延伸槽12の上部には、熱水容器12Aが設けられている。この熱水容器12Aは、芯部となるポリアミド樹脂の結晶化温度以下の温度、例えば90℃程度の熱水14で満たされており、循環用チューブ14Aと給水バルブ14Bとが設けられている。湿熱延伸槽12中へ給水バルブ14Bを介して供給される水は、ヒーター12Bにより加熱されて所定温度の熱水14となり、図示しない温調器によりこの水温が制御されている。熱水容器12Aから飛散した熱水14の水滴14Cは、図の矢印方向(↓)に循環用チューブ14Aを通り、熱水容器12Aに再循環される。蒸発等により失われた熱水は、給水バルブ14Bから補給されて、再び熱水容器12Aに循環され、常に熱水容器12A内の熱水14の水量が一定になるように制御されている。
人工毛髪40は図5(A)の矢印方向(⇒)に延伸される。湿熱延伸槽12の延伸方向の長さは、熱水14中を通過する人工毛髪40が十分に延伸できる長さとすればよく、熱水14の温度、延伸速度等の条件に応じて決定すればよい。例えば、後述する延伸倍率においては、人工毛髪40が100mmほど接触した時点で延伸が起こるので、湿熱延伸槽12の長さはこの延伸が生起する長さよりも十分に長い寸法とすればよい。図5(B)に示すように、熱水容器12Aの熱水14はその表面が表面張力で盛り上がるように常に満水状態とし、その最表面に接触するようにして人工毛髪素材を延伸すれば、糸切れなどを生じないようにできる。
人工毛髪40の延伸は、湿熱延伸工程としての第1延伸部10、乾式延伸工程としての第2延伸部15及び第3延伸部25による三段延伸で行なうことができる。一例として、第2延伸ロール16の速度を第1延伸ロール11の速度に対して4.0倍に設定する。次に、第3延伸ロール26の速度を第2延伸ロール16の速度に対して40%増しに設定する。これで、第1延伸ロール11の速度に対して延伸倍率は5.6倍となる。この場合、湿熱延伸槽12の温度は90℃程度、第2延伸槽17の温度は140℃程度とすることができる。弛緩延伸は、第4延伸ロール31の速度を第3延伸ロール26の速度に対して0.90倍とし、弛緩延伸槽27の温度を、例えば150℃として行なうことができる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る人工毛髪の製造方法を示す工程図である。
図7に示すように、本発明の人工毛髪は、鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂が溶融され吐出される鞘及び芯の出発原料を吐出する工程と、吐出された糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴工程と、表面に凹凸部を形成した糸を延伸用乾熱ピンで延伸する工程と、この延伸用乾熱ピンで延伸された糸の延伸工程と、を含む工程により製造される。図1に示した第1の実施形態に係る人工毛髪の製造方法との違いは、湿熱延伸工程及びその後の水分乾燥工程を、延伸用乾熱ピンを用いた延伸工程に置き換えたことである。上記工程において、延伸工程の後に、糸表面にさらに凹凸部をつけるためのブラスト工程と、紡糸した人工毛髪の巻き取り工程を挿入してもよい。なお、鞘芯の出発原料には、予め人工毛髪を着色するための顔料などを添加してよい。
図8は、本発明の第2の実施形態に用いる人工毛髪用紡糸機50の構成を示す概略図であり、図9は第1延伸部の拡大概略図である。
図8に示す人工毛髪用紡糸機50が、図2に示した人工毛髪用紡糸機1と異なるのは、第1延伸部10の構成であり、図2に示した人工毛髪用紡糸機1の第1延伸部10の湿熱延伸槽12及び水切り装置13を、延伸用乾熱ピン52を備えた第1延伸槽51に置き換えた点である。第1延伸ロール11は、人工毛髪用紡糸機1と同じ構成でよい。
ここで、出口側ロール11eから第1延伸槽の入口までの長さをL2とすると、この長さL2は、人工毛髪40の自重によるたるみが生じないような寸法とする。人工毛髪40の直径にもよるが、例えば、30cm以内とすればよい。
延伸用乾熱ピン52は、第1延伸槽51の入り口から長さL3の位置に糸40の通過する方向と直交方向に第1延伸槽51内で横架して配設されている。延伸用乾熱ピン52は、固定しておくことも又は回転可能とすることができる。この延伸用乾熱ピン52の位置は、第1延伸槽51において人工毛髪40の入口側に置くことが必要である。延伸用乾熱ピン52を入口側に置き、人工毛髪40に接触させることによって延伸時に人工毛髪40の伸びを発生させる起点を形成することで、設定した倍率で延伸することができるようになる。このため、不揃い、つまり、ランダムな位置での人工毛髪40の急な伸びが発生する余地が無くなり、人工毛髪40の切れ等の障害無く延伸を行うことができる。逆に、延伸用乾熱ピン52が第1延伸槽51の出口側におかれた場合には、人工毛髪40が延伸用乾熱ピン52に到達する前に第1延伸槽51内の雰囲気温度によって延伸されてしまう。このため、第1延伸槽51のみで延伸を行なう際に生起する人工毛髪40の急な伸びが発生し、延伸ができなくなるので好ましくない。
ここで、延伸用乾熱ピン52は、第1延伸槽51の温度に耐え、熱変形が起こらず、かつ、熱伝導性が良好な材料であればよく、金属などを用いることができる。延伸用乾熱ピン52の長さ方向の断面形状は円形等でよい。例えば、延伸用乾熱ピン52は、円柱状の丸棒とし、その直径は、例えば、3〜5mm程度とすることができる。逆に、延伸用乾熱ピン52の直径が5mmより大きくなると、延伸用乾熱ピン52に人工毛髪40が接触する面積が大きくなり、人工毛髪40が延伸されるポイントが延伸用乾熱ピン52上で一定とならなくなってしまうので好ましくない。したがって、延伸用乾熱ピン52は、人工毛髪40と接触する面積が1.5mm以上にならないものが望ましい。人工毛髪40と延伸用乾熱ピン52とが接触する圧力は、人工毛髪と延伸用乾熱ピン52とが接触する長さが1〜1.5mmとなる程度の圧力が好ましい。
図2に示す紡糸機1を用いて、実施例1の人工毛髪40を製造した。芯部のポリアミド樹脂としては、ナイロンMXD6(三菱ガス化学(株)製、商品名MXナイロン)を用い、鞘部のポリアミド樹脂としてはナイロン6(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)を用いた。吐出口温度を270℃に設定し、温浴3は、40℃の温湯を用いた。鞘/芯容量比は1/5として、吐出口温度270℃に設定して、人工毛髪40を製造した。この実施例の人工毛髪40の鞘/芯重量比は、15.8/84.2となった。着色剤としては、上記鞘部又は芯部に用いるポリアミド樹脂と顔料を所定割合で混合して加熱溶融し、混練後に冷却してチップ状にした樹脂チップを用いた。この着色剤として用いる樹脂チップをマスターバッチと呼ぶことにする。実施例で使用したマスターバッチとして、黒色の無機顔料を3重量%含有した樹脂チップ、黄色の有機顔料を3重量%含有した樹脂チップ、赤色の有機顔料を4重量%含有した樹脂チップを用いた。
ギヤポンプ22BでナイロンMXD6を吐出部23の中心吐出口23Bに、ギヤポンプ21Bでナイロン6を外環吐出口23Aにそれぞれ送出し、ギヤポンプ21B,22Bの回転数を調整して、押出し容量比を鞘/芯比で1/2とした。紡糸機は15孔の口金を用いて15本の繊維を紡出する機械である。
吐出口23Cを出た鞘芯構造の繊維は、長さが約1.7mで40℃の温湯からなる温浴槽3中を通過させ表面に球晶を発生させた。この球晶形成は、恰も毛髪のキューティクル様の凹凸形状を付与させ、合成繊維独特の光沢を低減するための処理である。
湿熱延伸工程10を経た後、第2延伸ロール16及び140℃の第2延伸槽17を通してヒートセットし、さらに第3延伸ロール26及び150℃の弛緩熱処理槽27を通して糸径寸法を安定させるための熱処理(アニーリング)を行なった。
最終工程として、第4延伸ロール31及びブラスト機35に通して表面に微細なアルミナ粉を吹きつけて繊維表面をさらに粗面化した後、巻取機33に巻き取った。この工程で延伸倍率が5.6倍、巻取り速度が150m/分となるように第1〜第3延伸ロール11,16,26の速度を調整した。第4延伸ロール31の速度を第3延伸ロール26の速度に対して0.90倍として、捲縮防止のための弛緩延伸を行なった。巻取機33においては、巻取り用ボビンに10分間人工毛髪40を巻き取り、その後5分間でボビンの交換を行ない、新しいボビンを巻取機33に装着した。このようにして、人工毛髪の紡糸を10分間巻き取る工程と上記ボビン交換の工程を繰り返して、人工毛髪の製造を行なったところ、1時間当りの人工毛髪の製造量は690gであった。製造した人工毛髪40の直径はいずれも40〜80μmであった。
図示するように、鞘芯構造は、略同心円状に配設される例を示しているが、芯部40B及び鞘40Aとも略同心円状以外の異形形状、例えば、完全に同心円になっておらず鞘に対して芯が偏心している場合も含む。また、芯がほぼ真円で鞘の厚さが異なるような鞘芯形状であってもよい。また、人工毛髪40の断面形状は、円、楕円、まゆ型などであってもよい。この人工毛髪40の表面には、微細な凹凸部40Cが形成されており、天然毛髪に近似した自然な光沢を付与し、毛髪としての自然な外観を付与することができる。
吐出口23Cを出た鞘芯構造の繊維は、長さが約1.7mで40℃の温湯からなる温浴3中を通過させ表面に球晶を発生させた。
その後、第1延伸ロールの出口側ロール11eの温度を60〜80℃とし、第1延伸槽51の温度を130℃として、固定した延伸用乾熱ピン51により延伸を行なった。
次に第2延伸ロール16及び150℃の第2延伸槽17を通してヒートセットし、さらに第3延伸ロール26及び150℃の弛緩熱処理槽(アニール槽)27を通して糸径寸法を安定させるための熱処理を施した。
最終工程として、第4延伸ロール31及びブラスト機35に通して表面に微細なアルミナ粉を吹きつけて繊維表面をさらに粗面化した後、巻取機33に巻き取った。この工程で延伸倍率が5.6倍、巻取り速度が150m/分となるように第1〜第3延伸ロール11,16,26の速度を調整した。第4延伸ロール31の速度を第3延伸ロール26の速度に対して0.90倍として、捲縮防止のための弛緩延伸を行なった。製造した人工毛髪40の直径はいずれも40〜80μmであった。
(比較例)
実施例1において、湿熱延伸槽12を用いずに、温度が180℃の延伸槽を用いた以外は、実施例1と同様に比較例の人工毛髪を製造した。巻取機33においては、実施例1と同様に、10分間の人工毛髪40の巻き取りと、その後5分間のボビン交換を繰り返し行なったところ、1時間当りの人工毛髪の製造量は440gであった。製造した人工毛髪40の直径はいずれも40〜80μmであった。
チャック間距離:1cm
トルク検出器:トーションワイヤー(スチールワイヤー)のねじれ検出方式
トルク感度:1.0gf・cm(フルスケール10Vにおいて)
曲率:±2.5cm−1
曲げ変位速度:0.5cm−1/sec
測定サイクル:1往復
ここで、チャックは、上記1cmの各毛髪を挟み込む機構である。
2:吐出部
3:温浴
10:第1延伸部
11:第1延伸ロール
11e:第1延伸ロールの出口側ロール
12:湿熱延伸槽
12A:熱水容器
12B:ヒーター
12C:ガイド
13:水切り装置
14:熱水
14A::循環用チューブ
14B:給水バルブ
14C:水滴
15:第2延伸部
16:第2延伸ロール
17:第2延伸槽
21,22:溶融槽
21A,22A:溶融液
21B,22B:ギヤポンプ
23:吐出部
23A:外環部
23B:中心円部
25:第3延伸部
26:第3延伸ロール
27:弛緩熱処理槽(アニール槽)
30:弛緩延伸部
31:第4延伸ロール
33:巻取機
35:ブラスト機
40:人工毛髪
40A:鞘部
40B:芯部
40C:微細な凹凸部
51:第1延伸槽
52:延伸用乾熱ピン
Claims (11)
- 芯部と該芯部を覆う鞘部とからなる鞘芯構造を有し、
上記芯部がポリアミド樹脂からなり、上記鞘部が上記芯部よりも曲げ剛性の低いポリアミド樹脂からなる人工毛髪の製造方法であって、
鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂が溶融され吐出される工程と、
上記吐出された糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴工程と、
上記表面に凹凸部を形成した糸を湿熱延伸、又は、延伸用乾熱ピンにより延伸する工程と、
を経て製造されることを特徴とする、人工毛髪の製造方法。 - 前記微細な凹凸部が、さらにブラスト処理により形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の人工毛髪の製造方法。
- 前記芯部が半芳香族ポリアミド樹脂からなり、前記鞘部が直鎖飽和脂肪族ポリアミド樹脂からなることを特徴とする、請求項1に記載の人工毛髪の製造方法。
- 前記半芳香族ポリアミド樹脂が、メタキシリレンジアミンとアジピン酸との交互共重合体であることを特徴とする、請求項3に記載の人工毛髪の製造方法。
- 前記直鎖飽和脂肪酸ポリアミド樹脂が、カプロラクタム開環重合体、及び/又は、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との交互共重合体であることを特徴とする、請求項3に記載の人工毛髪の製造方法。
- 前記鞘部及び芯部の鞘/芯重量比が、10/90〜35/65であることを特徴とする、請求項1に記載の人工毛髪の製造方法。
- 前記ポリアミド樹脂は、前記吐出工程の前に、予め、顔料及び/又は染料が添加されることを特徴とする、請求項1に記載の人工毛髪の製造方法。
- 芯部と該芯部を覆う鞘部とからなる鞘芯構造を有し、芯部がポリアミド樹脂からなり、鞘部が芯部よりも曲げ剛性の低いポリアミド樹脂からなる人工毛髪を紡糸する紡糸機であって、
鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂の溶融槽と、
上記溶融槽から供給される溶融液を吐出する吐出部と、
上記吐出部の吐出口から吐出する糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴部と、
上記温浴部で得られた人工毛髪を延伸する延伸部と、を含み、
上記延伸部の最も温浴部側の第1延伸部が、熱水容器を配設した湿熱延伸槽と水切り装置とを備え、上記温浴部を通った人工毛髪を、上記芯部となるポリアミド樹脂の結晶化温度以下の熱水中で延伸することを特徴とする、人工毛髪用紡糸機。 - 前記湿熱延伸槽は、人工毛髪の芯部となるポリアミド樹脂の結晶化温度以下の熱水で満たされた熱水容器を備え、人工毛髪素材が該熱水の最表面で接触しつつ延伸されることを特徴とする、請求項8に記載の人工毛髪用紡糸機。
- 芯部と該芯部を覆う鞘部とからなる鞘芯構造を有し、芯部がポリアミド樹脂からなり、鞘部が芯部よりも曲げ剛性の低いポリアミド樹脂からなる人工毛髪を紡糸する紡糸機であって、
鞘部となるポリアミド樹脂及び芯部となるポリアミド樹脂の溶融槽と、
上記溶融槽から供給される溶融液を吐出する吐出部と、
上記吐出部の吐出口から吐出する糸状溶融物を固化すると共に、表面に凹凸部を形成する温浴部と、
上記温浴部で得られた人工毛髪を延伸する延伸部と、を含み、
上記延伸部の最も温浴部側の第1延伸部が延伸用乾熱ピンを備え、上記温浴部を通った人工毛髪を、上記延伸用乾熱ピンを起点として延伸することを特徴とする、人工毛髪用紡糸機。 - 前記温浴部と前記延伸用乾熱ピンとの間に予備加熱を行なうロールを備えたことを特徴とする、請求項10に記載の人工毛髪用紡糸機。
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