JPWO2007099858A1 - 塩化ビニル系樹脂繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

１００℃を超える温度でも熱収縮しにくい耐熱性の優れた塩化ビニル系樹脂からなる繊維を提供する。塩化ビニル系樹脂と、該塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、ポリエステル系樹脂を１〜３００質量部含有し、かつ、塩化ビニル系樹脂の粘度平均重合度が、６００〜２５００であり、さらに、ポリエステル系樹脂が、ポリ乳酸系樹脂であり、また、ポリエステル系樹脂の融点が、１００〜３００℃である、樹脂組成物を溶融紡糸した繊維。

Description

本発明は、熱収縮しにくい耐熱性に優れた塩化ビニル系樹脂繊維及びその製造方法に関するものである。

従来、塩化ビニル系樹脂は、耐候性、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。その繊維は、強度、伸度、感触などが天然毛髪に近いことから、例えば、頭髪用カツラや人形頭髪などの人工毛髪用繊維として多く使用されている。

しかし、更に天然毛髪に近似させるため、様々な繊維二次加工が施されるが、この結果として頭髪用カツラなどの加工工程において、必要以上に熱収縮してしまう課題がある。これを解決する手段として、塩化ビニル樹脂と塩素化塩化ビニル樹脂からなる塩化ビニル系繊維（特許文献１参照。）が提案されているが、この方法では多量の塩素化塩化ビニル樹脂を添加することが困難であり、十分な効果を得られない場合があった。

更に、特定の塩素化塩化ビニル樹脂を２種類添加した塩化ビニル系繊維（特許文献２参照。）が提案されている。この手段により塩素化塩化ビニル樹脂の添加量を増加させることができ、１００℃程度での熱収縮を抑えることは可能となった。しかし近年、頭飾用かつらのスタイルの多様化、高度化によって、より高温での加工処理が要求され、該手段では対応が困難であり、加工特性に劣る場合があった。
特公昭６０−１８３２３号公報 特開２００３−１９３３２９号公報

本発明の目的は、１００℃を超える温度でも熱収縮しにくい耐熱性の優れた塩化ビニル系樹脂からなる繊維及びその製造方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、以下の要旨を有するものである。
（１）塩化ビニル系樹脂、及び該塩化ビニル系樹脂１００質量部に対しポリエステル系樹脂を１〜３００質量部含有する樹脂組成物の溶融紡糸繊維からなることを特徴とする塩化ビニル系樹脂繊維。
（２）塩化ビニル系樹脂の粘度平均重合度が、６００〜２５００である、上記（１）に記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
（３）ポリエステル系樹脂の融点が１００〜３００℃である、上記（１）又は（２）に記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
（４）ポリエステル系樹脂がポリ乳酸系樹脂である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
（５）繊維の単繊度が１〜２００デシテックスである、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂繊維からなる人工毛髪。
（７）（ａ）塩化ビニル系樹脂と、ポリエステル系樹脂と、を含む樹脂組成物を混合する工程；
（ｂ）前記樹脂組成物を、紡糸金型から樹脂温度１５０〜２００℃で溶融紡糸する工程；
（ｃ）前記溶融紡糸した繊維を、延伸処理温度３０〜１５０℃の空気雰囲気下で、延伸倍率２〜２０倍に延伸する工程；
（ｄ）前記延伸した繊維を、８０〜２００℃の温度に保持した空気雰囲気下で、繊維全長が処理前の９９．８〜５０％の長さになるまで熱弛緩処理する工程；
を順次有する塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法。
（８）前記溶融紡糸する工程で用いるノズル孔の１個の断面積が３ｍｍ^２以下である、上記（７）に記載の塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法。

本発明によれば、１００℃を越える温度でも熱収縮しにくい耐熱性に優れ、光沢が少なく、しかも溶融紡糸時に糸切れの少ないために、頭髪装飾用や人工毛髪用繊維に好適である塩化ビニル系樹脂からなる繊維及びその製造方法が提供される。

本発明の塩化ビニル樹脂からなる繊維は、塩化ビニル系樹脂と、該塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、ポリエステル系樹脂を１〜３００質量部、を含有する樹脂組成物から形成される。

本発明で使用される塩化ビニル系樹脂は、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等によって得られた樹脂を使用できるが、繊維の初期着色性等を勘案して、懸濁重合によって製造したものを使用することが好ましい。
塩化ビニル系樹脂とは、従来公知の塩化ビニルの単独重合物である塩化ビニルのホモポリマー樹脂、又は、従来公知の各種の塩化ビニルコポリマー樹脂であり、特に限定されるものではない。

上記塩化ビニルコポリマー樹脂としては、従来公知のコポリマー樹脂を使用することができる。例えば、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー樹脂、塩化ビニル−プロピオン酸ビニルコポリマー樹脂等の塩化ビニルとビニルエステル類とのコポリマー樹脂；塩化ビニル−アクリル酸ブチルコポリマー樹脂、塩化ビニル−アクリル酸２エチルヘキシルコポリマー樹脂等の塩化ビニルとアクリル酸エステル類とのコポリマー樹脂；塩化ビニル−エチレンコポリマー樹脂、塩化ビニル−プロピレンコポリマー樹脂等の塩化ビニルとオレフィン類とのコポリマー樹脂；塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマー樹脂などが代表的に例示される。特に好ましくは、塩化ビニルの単独重合物であるホモポリマー樹脂、塩化ビニル−エチレンコポリマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー樹脂等を使用することが好ましい。

上記塩化ビニルコポリマー樹脂において、コモノマーの含有量は、特に限定されず、成形加工性、糸特性などの要求品質に応じて決めることができる。コモノマーの含有量は、好ましくは２〜３０質量％であり、特に好ましくは２〜２０質量％である。

本発明に使用する塩化ビニル系樹脂の粘度平均重合度は、６００〜２５００が好ましく、６００〜１８００がより好ましい。塩化ビニル系樹脂の粘度平均重合度が６００未満であると、溶融粘度が低下するため、得られる繊維が熱収縮しやすくなる恐れがある。一方、粘度平均重合度が２５００を超えると、溶融粘度が高くなるためノズル圧力が高くなり安全な製造が困難になる恐れがある。尚、粘度平均重合度は、樹脂２００ｍｇをニトロベンゼン５０ｍｌに溶解させ、このポリマー溶液の比粘度を３０℃恒温槽中において、ウベローデ型粘度計を用いて測定し、ＪＩＳ―Ｋ６７２０−２により算出した値である。

本発明で使用するポリエステル系樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの芳香族ポリエステル系樹脂；ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリグリコール酸、ポリ−３−ヒドロキシプロピオネート、ポリ−３−ヒドロキシブチレートなどの脂肪族ポリエステル樹脂などが挙げられる。

また、上記ポリエステル系樹脂には、上記に示したポリエステル系樹脂の共重合体、ポリエステル系樹脂のブロック若しくはグラフト重合体、更には、他の樹脂とのブレンド物も包含される。なかでも、特に限定されないが、塩化ビニル系樹脂との混合性の点で、脂肪族ポリエステル樹脂が好ましく、特にポリ乳酸系樹脂が好ましい。

本発明におけるポリエステル系樹脂は、融点が、好ましくは１００〜３００℃、特に好ましくは１２０〜２５０℃、最も好ましくは１３０〜２００℃であり、結晶性を有するものを使用することが好ましい。ポリエステル系樹脂の融点が、１００℃未満であると得られる繊維の耐熱性が劣る場合がある。一方、融点が、３００℃を超えると塩化ビニル系樹脂との混合が難しくなる場合がある。
ポリエステル系樹脂の上記融点とは、示差走査型熱量計（ＤＳＣ）を用い、試料約５ｍｇを窒素中、昇温速度１０℃／分で昇温させた時の融解熱量のピークとなる温度を表し、ＪＩＳＫ−７１２１により算出した値である。

本発明における好ましいポリ乳酸系樹脂としては、特に制限されるものではない。一般的に、ポリ乳酸系樹脂の光学純度が低いと結晶性が低下し、特に融点が低下することが知られている。このため、Ｌ体が７０％以上、好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上含まれるものが使用される。
本発明において用いられるポリ乳酸系樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量として、好ましくは１万〜１００万、より好ましくは２万〜７５万、特に好ましくは３万〜５０万である。重量平均分子量が小さければ、得られる繊維の耐熱性向上の効果が乏しく、大きければ塩化ビニル系樹脂との混合が困難になる場合がある。

本発明の繊維を形成する樹脂組成物としては、塩化ビニル系樹脂と、塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、ポリエステル系樹脂を１〜３００質量部、好ましくは２〜２００質量部、特に好ましくは５〜１５０質量部、最も好ましくは１０〜１００質量部含むものである。ポリエステル系樹脂が１質量部未満であると、得られる繊維の耐熱性が劣る。一方、ポリエステル系樹脂が３００質量部を超えると、得られる繊維の難燃性が劣る。

本発明の繊維形成用の樹脂組成物には、塩化ビニル系樹脂とポリエステル系樹脂以外に、目的に応じて塩化ビニル系樹脂に使用される従来公知の添加剤が混合される。これらの添加剤は特に限定されないが、目的に応じて公知の添加剤が配合される。例えば、滑剤、熱安定剤、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、光安定剤、香料等がある。

次に、本発明の塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法について述べる。
本発明の繊維の製造に使用する塩化ビニル系樹脂と、ポリエステル系樹脂と、必要に応じて添加剤とを含んだ樹脂組成物は、従来公知の混合機、例えば、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、リボンブレンダー等を使用して混合してなるパウダーコンパウンド、又はこれを溶融混合してなるペレットコンパウンドとして使用することができる。

パウダーコンパウンドは、従来公知の通常の条件で製造できる。また、ペレットコンパウンドは、通常の塩化ビニル系ペレットの製造と同様にして製造できる。例えば、単軸押出機、異方向２軸押出機、コニカル２軸押出機、同方向２軸押出機、コニーダー、プラネタリーギアー押出機、ロール混練り機等の混練り機を使用してペレットコンパウンドとすることができる。

本発明において、前記樹脂組成物を繊維状の未延伸糸にするのは、従来公知の紡糸法によって行われる。紡糸法は特に限定されないが、溶融紡糸法が好ましい。溶融紡糸をおこなう際には従来公知の押出機を使用できる。例えば、単軸押出機、異方向２軸押出機、コニカル２軸押出機等を使用できるが、特に口径が好ましくは３５〜２００ｍｍ程度の単軸押出機、又は口径が好ましくは３５〜１５０ｍｍ程度のコニカル２軸押出機を使用することが好ましい。

本発明においては、従来公知のノズルを用いて溶融紡糸をすることが可能である。例えば、１個のノズル孔の断面積が好ましくは３ｍｍ^２以下、より好ましくは１ｍｍ^２以下、特に好ましくは０．５ｍｍ^２以下のノズルをダイ（紡糸金型）の先端部に取り付けて溶融紡糸を行なうのが好ましい。１個のノズル孔の断面積が３ｍｍ^２を超えると、細繊度の未延伸糸、又は延伸糸とするために過大な張力をかける必要があり、糸切れする場合がある。ノズル孔の断面積の形状は好ましくは円形の中空形、メガネ形、Ｙ形、又はＣ形である。

本発明においては、１個のノズル孔の断面積が３ｍｍ^２以下の複数のノズル孔をダイに配列してなるマルチタイプのノズル孔（ノズル孔数は、好ましくは５０〜５００個、ノズル配列数は好ましくは１〜５列である。）からストランドを流出せしめて、単繊度が好ましくは３００デシテックス以下の未延伸糸を製造することが好ましい。
具体的には樹脂組成物のペレットコンパウンド等を、例えば、短軸押出機を使用して樹脂温度好ましくは１５０〜２００℃、より好ましくは１５５〜１９５℃で溶融紡糸することによって未延伸糸を得ることができる。

前記溶融紡糸で得られた未延伸糸に公知の方法で延伸処理及び熱処理を施して、好ましくは６００デシテックス以下の細繊度の繊維（延伸糸）とすることができる。延伸処理条件としては、延伸処理温度が好ましくは３０〜１５０℃の温度に保持した空気雰囲気下で、延伸倍率が好ましくは２〜２０倍に延伸することが好ましい。特に、延伸処理温度が好ましくは８０〜１４０℃の空気雰囲気下で、延伸倍率が好ましくは２〜１０倍に延伸される。

さらに、延伸した繊維を好ましくは８０〜２００℃の温度に保持した空気雰囲気下で、繊維全長が処理前の好ましくは９９．８〜５０％、より好ましくは９９．８〜７０％の長さになるまで熱弛緩処理することにより、熱収縮率を低下させることができる。該熱弛緩処理は、延伸処理と連動して実施することもできるし、切り離して実施することもできる。
また、本発明においては、従来公知の溶融紡糸に関わる技術、例えば、各種ノズル断面形状に関わる技術、加熱筒に関わる技術、熱処理に関わる技術などを、自在に組み合わせて適用することが可能である。

未延伸糸に延伸処理及び熱処理をした繊維は、その一本の単繊度が、好ましくは１〜２００デシテックス、より好ましくは５〜１５０デシテックス、特に好ましくは１０〜１００デシテックスである。ここで、繊維が細くても、太くても天然品から乖離することになり、自然感が損なわれる。
デシテックスとは、長さ１００ｃｍの繊維２０本の重量を測定し、この1本当たりの平均重量を１万倍した値である。
本発明においては特に限定されないが、上記の繊維は単繊度が必ずしも均一である必要は無く、場合によっては、紡糸の過程で又は紡糸後に単繊度が異なる複数の繊維を混合（ブレンド）して使用することも可能である。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるべきではない。

（実施例１）
（ａ）塩化ビニル系樹脂（大洋塩ビ社製 ＴＨ−１０００、粘度平均重合度１０００）１００質量部とポリ乳酸系樹脂（ユニチカ社製 テラマックＴＥ−４０００、融点１７０℃）５０質量部、ハイドロタルサイト系複合熱安定剤（日産化学工業社製 ＣＰ−４１０Ａ）１質量部、及びエステル系滑剤（理研ビタミン社製 ＥＷ−１００）０．７５質量部を含有する混合物を、ヘンシェルミキサーを使用し、１００℃まで攪拌昇温させて樹脂組成物を得る工程、（ｂ）前記樹脂組成物を、丸形ノズル、ノズル孔断面積０．０５ｍｍ^２、及びノズル孔数１８０個の紡糸金型を用いて、１７５〜１８５℃で制御した４０ｍｍ単軸押出機により、金型温度１９０℃及び押し出し量１５ｋｇ／時で溶融紡糸して、平均繊度１５０デシテックスの未延伸糸を得る工程、（ｃ）前記溶融紡糸した繊維を１０５℃の空気雰囲気下で３００％に延伸する工程、そして、（ｄ）前記延伸した繊維に１４０℃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弛緩処理する工程、を順次経て、単繊度が６５デシテックスの繊維を得た。

（実施例２〜１０）
表１に示す塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の配合量を用い、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（実施例１１）
塩化ビニル系樹脂を重合度の低い塩化ビニル樹脂（大洋塩ビ社製 ＴＨ−７００、粘度平均重合度７００）に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（実施例１２）
塩化ビニル系樹脂を重合度の高い塩化ビニル樹脂（大洋塩ビ社製 ＴＨ−２０００、粘度平均重合度２０００）に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（実施例１３）
塩化ビニル系樹脂を塩化ビニル−エチレンコポリマー樹脂（大洋塩ビ社製 Ｅ−１０５０、塩化ビニル含有量９８質量％、粘度平均重合度１０５０）に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（実施例１４）
塩化ビニル系樹脂を塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー樹脂（大洋塩ビ社製 ＴＶ−８００、塩化ビニル含有量９３質量％、粘度平均重合度７８０）に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（実施例１５）
ポリ乳酸系樹脂を結晶性ポリエステル樹脂（東洋紡績社製 バイロンＧＭ−９２５、融点１６６℃）に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（実施例１６）
ポリ乳酸樹脂を結晶性ポリエステル樹脂（東洋紡績社製 バイロンＧＡ−５４１０、融点１１７℃）に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（比較例１）
ポリ乳酸系樹脂を含まないとした以外は、実施例１と同様にして、繊維を得た。

（比較例２、３）
ポリ乳酸系樹脂の代わりに塩素化塩化ビニル樹脂（積水化学工業社製 ＨＡ−２４Ｋ）を表２に示す配合量を用いて実施例１と同様の手順で繊維を得た。

上記実施例１〜１６及び比較例１〜３の結果を、それぞれ、表1及び表２にまとめて示す。

表１において「紡糸性」とは、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本の繊維を押出成形した際の、該繊維の糸切れ発生回数（溶融押出中に、数本の繊維状体が途切れる現象で、測定時間は３０分間、測定回数は３回である。）を測定したものである。

表１において「熱収縮（％）」とは、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。具体的には、長さ１００ｍｍに調整した繊維の試験体１２本を、１３０℃のギアオーブン中で１５分間放置し、放置前後における試験体の長さの比を、（（放置前の長さ−放置後の長さ）／放置前の長さ）×１００により算出したものである。また、数値は、１２本のうち、最大値、最小値を排除した１０本の平均値である。

表１において「光沢」とは、繊維２４０００本を束ねて、直射日光の当たる室内と蛍光灯下において目視判定することにより評価した。評価基準は以下のとおりである。
優良：平滑感があって、光沢が少ないもの
良 ：平滑感が少ないが、光沢が少ないもの
可 ：凹凸感があって光沢が少ない、または平滑で光沢が少しあるもの
不良：凹凸が大きい、または光沢が強いもの

表１、２から明らかなように、本発明によれば、熱収縮性に優れ、光沢が少なく、しかも溶融紡糸時に糸切れの少ない繊維が、容易に得られることが分かる。

本発明の樹脂組成物を用いて得られた繊維は、例えば肌着、靴下等の服飾繊維製品、敷物、カーテン、タオル等の生活関連繊維製品、特に、頭髪装飾用や人工毛髪用繊維に好適に用いることができる。

なお、２００６年２月２８日に出願された日本特許出願２００６−０５１８５９号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (8)

1. 塩化ビニル系樹脂、及び該塩化ビニル系樹脂１００質量部に対しポリエステル系樹脂を１〜３００質量部含有する樹脂組成物の溶融紡糸繊維からなることを特徴とする塩化ビニル系樹脂繊維。
2. 塩化ビニル系樹脂の粘度平均重合度が、６００〜２５００である、請求項１に記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
3. ポリエステル系樹脂の融点が１００〜３００℃である、請求項１又は２に記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
4. ポリエステル系樹脂がポリ乳酸系樹脂である、請求項１〜３のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
5. 繊維の単繊度が１〜２００デシテックスである、請求項１〜４のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂繊維。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂繊維からなる人工毛髪。
7. （ａ）塩化ビニル系樹脂と、ポリエステル系樹脂と、を含む樹脂組成物を混合する工程；
   （ｂ）前記樹脂組成物を、紡糸金型から樹脂温度１５０〜２００℃で溶融紡糸する工程；
   （ｃ）前記溶融紡糸した繊維を、延伸処理温度３０〜１５０℃の空気雰囲気下で、延伸倍率２〜２０倍に延伸する工程；
   （ｄ）前記延伸した繊維を、８０〜２００℃の温度に保持した空気雰囲気下で、繊維全長が処理前の９９．８〜５０％の長さになるまで熱弛緩処理する工程；
   を順次有する塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法。
8. 前記溶融紡糸する工程で用いるノズル孔の１個の断面積が、３ｍｍ^２以下である、請求項７に記載の塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法。