JP4491414B2 - ポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途 - Google Patents

ポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途 Download PDF

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Description

本発明は、ポリ塩化ビニル繊維に係り、特に従来の紡糸性を維持しつつ、100℃以上の雰囲気中でも熱収縮が少ないポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途に関する。
ポリ塩化ビニル樹脂は、透明性、難燃性、耐薬品性に優れ、安価であることから典型的な汎用プラスチックとして、様々な用途に利用されている。その中でもポリ塩化ビニル繊維は、強度、伸度などが天然毛髪に近いことから頭髪用の人工毛髪用繊維として多く使用されている。そのままのポリ塩化ビニル繊維は二次加工した際の熱により、必要以上に収縮してしまう。これを解決する手段として、ポリ塩化ビニル樹脂と耐熱性の塩素化ポリ塩化ビニル樹脂を有する組成物からなるポリ塩化ビニル繊維の製造方法が開示されている(例えば特許文献1)。
この手段のポリ塩化ビニル繊維は、繊維内部で一方の成分を他方の成分中に島成分として分散させたものであり、加熱によって繊維を捲縮させるというものである。
しかし、上記手段のポリ塩化ビニル繊維にあっては、繊維を二次加工するために100℃以上の熱を加えると、必要以上に熱収縮してしまい加工特性が劣ってしまう。
繊維の捲縮性を調整するために、組成物中の塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の配合量を増加させて、樹脂組成物自体の熱収縮を低下させる方法が考えられるが、もともとポリ塩化ビニル樹脂と塩素化ポリ塩化ビニル樹脂は相溶性に乏しく、単に塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の配合量を増加させただけでは、繊維を溶融紡糸する際に相分離を起こし、紡糸性が悪くなってしまい好ましくない。
ポリ塩化ビニル樹脂と塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の相溶性を向上させるため、エチレン−酢酸ビニル共重合体に塩化ビニルをグラフト重合したエチレン−酢酸ビニル/塩化ビニル グラフト重合樹脂を加える方法が開示されている(例えば特許文献2)。
しかしながら、エチレン−酢酸ビニル/塩化ビニル グラフト重合樹脂自体の熱収縮性はポリ塩化ビニル樹脂と同等であるため、ポリ塩化ビニル樹脂と塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の相溶性を向上させられても、樹脂組成物自体の熱収縮を増加させてしまい好ましくない。ポリ塩化ビニル樹脂と塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の相溶性を向上させつつ、樹脂自身にもある程度耐熱性をもつ樹脂を選定する必要があるがこれまで満足できる樹脂の選定には至っていない。
特公昭60−18323号 特開平10−102317号
本発明の目的は、ポリ塩化ビニル樹脂と塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の相溶性を向上させ、溶融紡糸時における紡糸性を維持しつつ、100℃以上の雰囲気中でも熱収縮が少ないポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途を提供することにある。
本発明者は、上記に鑑み樹脂組成物の組成について鋭意検討を行った結果、特定の樹脂組成物とすることにより、前記の課題を解決できることを見出し本発明に至った。本発明は下記の構成である。
(1) ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂3〜20質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂10〜30質量部及び熱安定剤0.1〜10質量部を有する樹脂組成物を、繊維状に成形して得られ、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率57〜64重量%、且つ平均重合度450〜800であり、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率67重量%超〜71重量%、且つ平均重合度450〜1100であることを特徴とするポリ塩化ビニル繊維。
(2) 相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下であり、かつ耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満であることを特徴とする上記(1)に記載のポリ塩化ビニル繊維。
(3) 熱安定剤が、ハイドロタルサイト化合物、カルシウム−亜鉛系化合物、エポキシ化合物、有機ホスファイト化合物、β−ジケトンから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のポリ塩化ビニル繊維。
(4) ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂3〜20質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂10〜30質量部及び熱安定剤0.1〜10質量部を有する樹脂組成物を繊維状に形成し、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率57〜64重量%、且つ平均重合度450〜800であり、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率67重量%超〜71重量%、且つ平均重合度450〜1100であり、繊維状に形成する手段が溶融紡糸であることを特徴とするポリ塩化ビニル繊維の製造方法。
(5) 相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下であり、かつ耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満であることを特徴とする上記(4)に記載のポリ塩化ビニル繊維の製造方法。
(6) 熱安定剤が、ハイドロタルサイト化合物、カルシウム−亜鉛系化合物、エポキシ化合物、有機ホスファイト化合物、β−ジケトンから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする上記(4)または(5)に記載のポリ塩化ビニル繊維の製造方法。
(7) ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂3〜20質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂10〜30質量部及び熱安定剤0.1〜10質量部を有し、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率57〜64重量%、且つ平均重合度450〜800であり、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率67重量%超〜71重量%、且つ平均重合度450〜1100であることを特徴とするポリ塩化ビニル繊維用の樹脂組成物。
(8) 相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下であり、かつ耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満であることを特徴とする上記(7)に記載のポリ塩化ビニル繊維用の樹脂組成物。
(9) 熱安定剤が、ハイドロタルサイト化合物、カルシウム−亜鉛系化合物、エポキシ化合物、有機ホスファイト化合物、β−ジケトンから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする上記(7)または(8)に記載のポリ塩化ビニル繊維用の樹脂組成物。
(10) 上記(1)または(3)に記載のポリ塩化ビニル繊維で形成した人工毛髪。
本発明のポリ塩化ビニル繊維は、溶融紡糸時における紡糸性を維持しつつ、100℃以上の雰囲気中でも熱収縮が少ないことから、頭髪用の人工毛髪用繊維として好適に用いることができる。
本発明のポリ塩化ビニル繊維の製造方法は、前記の課題を解決するポリ塩化ビニル繊維を好適に製造することができる。
本発明の樹脂組成物は、上述のように特定の構成にすることにより、溶融紡糸時における紡糸性を維持しつつ、100℃以上の雰囲気中でも熱収縮が少ないことから、頭髪用の人工毛髪用繊維を製造することができる。
本発明の人工毛髪は、100℃以上の雰囲気中でも熱収縮の少ないものである。
本願の発明は、ポリ塩化ビニル樹脂と、特定の塩素含有量、平均重合度及び流動性を有する相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂及び耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂を、適切な配合比で混合することにより、紡糸性を損なうことなく、熱収縮性を適切な程度に低下させることのできるポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途を見出したものである。
本願の発明は、熱安定剤を特定の組合せの中から選択することによって、熱安定剤と相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂との相乗効果が得られるものであり、樹脂組成物の紡糸性の向上及び熱分解の防止が図れるものである。
本発明に使用されるポリ塩化ビニル樹脂は、一般にポリ塩化ビニル繊維として用いられる公知の樹脂を採用でき、具体的な例としては、塩化ビニル単独重合体、及び塩化ビニルとエチレン、プロピレン、アルキルビニルエーテル、ビニリデンクロライド、酢酸ビニル、アクリル酸エステル及びマレイン酸エステル等との共重合体、またはこれらの混合物が挙げられる。但し、その重合度は600〜1300であることが好ましい。重合度が600未満であると溶融粘度が低下して得られた繊維が熱収縮しやすくなる場合があり、1300を超えてしまうと溶融粘度の上昇にともなって成形温度が高くなり繊維の着色が発生する恐れがある。
本発明で用いる相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂及び耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂は、ポリ塩化ビニル樹脂を、塩素化させて得られたものである。
相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の塩素含有率は、57〜64重量%(以下塩素含有量は、単に%で表す)である。この範囲において、ポリ塩化ビニル樹脂と後述する耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂のいずれとも相溶性を有する。
相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の塩素含有率が57%未満であると、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂との相溶性が悪くなる傾向にあり、64%を超えてしまうとポリ塩化ビニル樹脂との相溶性が悪くなる傾向にある。
相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の平均重合度は、450〜800である。450未満であるとポリ塩化ビニル繊維の熱収縮を低下させる効果が得られず、800を超えてしまうと紡糸性が悪くなってしまう。
相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の配合量は、ポリ塩化ビニル樹脂100質量部に対して3〜20質量部であり、好ましくは3〜15質量部、更に好ましくは3〜10質量部である。3質量部未満であると相溶化剤としての効果が十分発揮できず紡糸性が悪くなり、20質量部を超えて配合しても効果が頭打ちになったり、ポリ塩化ビニル繊維の熱収縮が大きくなる傾向にある。
相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性は0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下である。0.05cc/sec以上であるとポリ塩化ビニル樹脂との相溶性が良くなるので好ましく、0.2cc/sec以下であると耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂との相溶性が良くなるので好ましい。
流動性の値は塩素化ポリ塩化ビニル樹脂100質量部に対し、錫系安定剤2.0質量部、高級脂肪酸0.7質量部、エステルワックス2.3質量部、メタクリル酸メチル/ブタジエン/スチレン共重合体10質量部からなる組成物を高化式フローテスターにて温度190℃、加重100kg/cm、ダイ寸法1φ×1mmの条件にて測定して得られたものであり、以下本願の流動性については全てこの方法にて測定したものである。
耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂は、熱収縮を低下させる為に必須の成分である。この樹脂の塩素含有量は、65〜71%であることが望ましく、本発明においては67%超〜71%である。65%未満であると熱収縮を低下させる効果が得られず、71%を超えると紡糸性が悪くなる傾向にある。尚、ここでいう「67%超」とは「67%より多い」という意味である。
耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の平均重合度は、450〜1100である。450未満であると熱収縮を低下させる効果が得られず、1100を超えてしまうと紡糸性が悪くなる傾向にある。
耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の配合量は、ポリ塩化ビニル樹脂100質量部に対して10〜30質量部であり、好ましくは10〜20質量部、更に好ましくは10〜15質量部である。10質量部未満であると熱収縮を低下させる効果が得られず、30質量部を超えて配合すると紡糸性が悪くなる傾向にある。
耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性は、0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満である。0.005cc/sec以上であると紡糸性が良くなるため好ましく、0.05cc/sec未満であると熱収縮を低下させる効果が得られるので、好ましい。
本発明における熱安定剤は、樹脂組成物に配合される相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂との相乗効果により、樹脂組成物の紡糸性を向上させるためや、樹脂組成物を溶融紡糸する際に樹脂組成物自体が熱分解することを阻害するために必要である。
熱安定剤の配合量は、ポリ塩化ビニル樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部であり、好ましくは3〜10質量部、更に好ましくは5〜10質量部である。0.1質量部未満であると溶融紡糸時の熱分解防止効果が得られず、10質量部を超えて配合すると、金型出口付近に樹脂の塊が発生してしまい安定的に紡糸ができなくなる傾向にある。
熱安定剤としては、ハイドロタルサイト系、カルシウム−亜鉛系、エポキシ系、有機ホスファイト系、β−ジケトン系、ゼオライト系、メルカプト錫系、マレエート錫系、ラウレート錫系、バリウム−亜鉛系等公知のものを用いることができる。この中で紡糸時の長期安定性と、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂との相乗効果がより得られる点から、ハイドロタルサイト系、カルシウム−亜鉛系、エポキシ系、有機ホスファイト系及びβ−ジケトン系安定剤の1種または2種以上の混合物が特に好ましい。
本発明の樹脂組成物にあっては、発明の効果を阻害しない範囲で、その目的に応じて樹脂組成物に使用される従来公知の添加剤を配合してもよい。添加剤の例としては、滑剤、改質用樹脂、加工助剤、強化剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、充填剤、難燃剤、顔料、初期着色改善剤、導電性付与剤、表面処理剤、つや消し剤、光安定剤、香料等がある。
ポリ塩化ビニル繊維一本の太さにおいては、20〜100デニールが人工毛髪用として、天然様の効果を発現することから適当であり、さらに好ましくは50〜80デニールであることが、触感、風合いの点からよい。
本発明の人工毛髪用ポリ塩化ビニル繊維の断面形状にあっては、いかなるものでもよく、例えば円形、楕円形、メガネ形(2つの円を長方形でつないだ形)、星形、C字形、H字形、T字形、Y字形、十字形、三角形、ハート形、繭型(2つの円の一部を重ねた形、もしくはこれらを中空体にしたものであってもよい。また、各種断面形状の繊維を適宜組み合わせて用いることもできる。
ポリ塩化ビニル繊維の製造方法は、本願の樹脂組成物を従来公知の混合機(ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー等)を使用して混合し、従来公知の溶融押出機(単軸押出機、異方向二軸押出機、コニカル二軸押出機等)を使用して溶融紡糸し、延伸処理工程、熱弛緩処理工程を経て得られるものである。
本発明に係る人工毛髪としては、かつら、ヘアピース、ブレード、エクステンション・ヘアー、アクセサリー・ヘアー等の頭髪装飾用のものや、ドール・ヘアーがある。
以下に、実施例、参考例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
(塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の特定方法)
<流動性>
塩素化ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、錫系安定剤2.0質量部、高級脂肪酸0.7質量部、エステルワックス2.3質量部、メタクリル酸メチル/ブタジエン/スチレン共重合体10質量部からなる樹脂組成物を高化式フローテスターにて温度190℃、加重100kg/cm、ダイ寸法1φ×1mmの条件にて測定して得られたものである。
(特性の評価方法)
1.熱収縮性
試験体を熱処理した際に発生する熱収縮率を表したものである。熱収縮性の試験は、長さ100mmに調整した試験体を、100℃のギアオーブン中で15分間熱処理し、熱処理前後における試験体の長さの比を測定し、試験体数10本の平均値より熱収縮率を求め、この熱収縮率が7%未満であったものを◎、7%以上、10%未満であったものを○、10%以上であったものを×として評価した。製品における熱収縮率としては、10%未満が要求されるが、7%未満であれば更に好ましい。
2.紡糸性
樹脂組成物を溶融紡糸する際の成形性を表したものである。紡糸性の試験にあっては、紡糸金型から同時に120本の繊維状体を押出成形した際の、糸切れ(溶融押出中に、数本の繊維状体が途切れる現象)の発生回数を測定したものであり、測定中に発生した糸切れ回数が0回だったものを◎、1回だったものを○、2回以上発生したものを×として評価した。製造における適性条件は1回以下である。なお、測定時間は30分間、測定回数は3回とした。
Figure 0004491414
Figure 0004491414
参考例1)
参考例1で用いられるポリ塩化ビニル繊維は、ポリ塩化ビニル樹脂(大洋塩ビ株式会社製TH−1000)100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂(積水化学工業株式会社製特注品)5質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂(積水化学工業株式会社製特注品)11質量部、及び熱安定剤(日産化学株式会社製CP−234A)0.5質量部を配合した樹脂組成物を、溶融押出機にて溶融紡糸し、延伸工程、熱弛緩処理工程を経て、平均繊度60デニールに成形して得たものである。用いた相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂及び耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の塩素含有量、重合度及び流動性を表1に示した。
ポリ塩化ビニル繊維の溶融紡糸は、ノズル断面積0.06mm、孔数120,金型温度175℃の紡糸金型から、押出量10Kg/時間で上記組成物を押出成形し、平均繊度180デニールになるようにしたものである。延伸処理は、溶融紡糸して得られた繊維を、105℃の空気雰囲気下で300%まで延伸したものであり、熱弛緩処理は、延伸処理を行った繊維を、110℃の空気雰囲気下で、繊維の全長が処理前の75%の長さに収縮するまで熱処理したものである。
参考例2〜3、実施例4
用いたそれぞれの樹脂の配合量、塩素含有率、重合度、流動性、及び熱安定剤の配合量を表1に示した値とした以外は参考例1と同様にしてポリ塩化ビニル繊維を得て同様の評価を行った。
(比較例1〜14)
用いたそれぞれの樹脂の配合量、塩素含有率、重合度、流動性、及び熱安定剤の配合量を表2に示した値とした以外は参考例1と同様にしてポリ塩化ビニル繊維を得て同様の評価を行った。
各実施例、参考例及び比較例の評価結果を、表1、2に纏めて示した。各実施例および参考例のポリ塩化ビニル繊維は、紡糸性、熱収縮性のいずれも使用可能のレベル(○以上)であり、参考例3,実施例4のものは、各評価項目のうちで良好レベル(◎)のものが多かった。比較例1〜14のポリ塩化ビニル繊維は、溶融紡糸性又は熱収縮性に問題があった。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、2003年4月4日付けで出願された日本特許出願(特願2003−101663)、2003年5月13日付けで出願された日本特許出願(特願2003−134604)に基づいており、その全体が引用により援用される。
本発明は、ポリ塩化ビニル樹脂と特定の塩素化ポリ塩化ビニル樹脂を含む樹脂組成物を繊維状に成形して得られるポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途であって、本発明によって、人工毛髪等の用途に用いるための二次加工する際に、100℃以上の雰囲気中でも熱収縮性が少ないポリ塩化ビニル繊維、その製造方法及びその用途を得ることができる。

Claims (10)

  1. ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂3〜20質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂10〜30質量部及び熱安定剤0.1〜10質量部を有する樹脂組成物を、繊維状に成形して得られ、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率57〜64重量%、且つ平均重合度450〜800であり、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率67重量%超〜71重量%、且つ平均重合度450〜1100であることを特徴とするポリ塩化ビニル繊維。
  2. 相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下であり、かつ耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のポリ塩化ビニル繊維。
  3. 熱安定剤が、ハイドロタルサイト化合物、カルシウム−亜鉛系化合物、エポキシ化合物、有機ホスファイト化合物、β−ジケトンから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載のポリ塩化ビニル繊維。
  4. ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂3〜20質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂10〜30質量部及び熱安定剤0.1〜10質量部を有する樹脂組成物を繊維状に形成し、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率57〜64重量%、且つ平均重合度450〜800であり、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率67重量%超〜71重量%、且つ平均重合度450〜1100であり、繊維状に形成する手段が溶融紡糸であることを特徴とするポリ塩化ビニル繊維の製造方法。
  5. 相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下であり、かつ耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満であることを特徴とする請求の範囲第4項に記載のポリ塩化ビニル繊維の製造方法。
  6. 熱安定剤が、ハイドロタルサイト化合物、カルシウム−亜鉛系化合物、エポキシ化合物、有機ホスファイト化合物、β−ジケトンから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求の範囲第4項または第5項に記載のポリ塩化ビニル繊維の製造方法。
  7. ポリ塩化ビニル樹脂100質量部、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂3〜20質量部、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂10〜30質量部及び熱安定剤0.1〜10質量部を有し、相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率57〜64重量%、且つ平均重合度450〜800であり、耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂が、塩素含有率67重量%超〜71重量%、且つ平均重合度450〜1100であることを特徴とするポリ塩化ビニル繊維用の樹脂組成物。
  8. 相溶性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.05cc/sec以上、0.2cc/sec以下であり、かつ耐熱性塩素化ポリ塩化ビニル樹脂の流動性が0.005cc/sec以上、0.05cc/sec未満であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のポリ塩化ビニル繊維用の樹脂組成物。
  9. 熱安定剤が、ハイドロタルサイト化合物、カルシウム−亜鉛系化合物、エポキシ化合物、有機ホスファイト化合物、β−ジケトンから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求の範囲第7項または第8項に記載のポリ塩化ビニル繊維用の樹脂組成物。
  10. 請求の範囲第1項または第3項に記載のポリ塩化ビニル繊維で形成した人工毛髪。
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