KR100769509B1 - 난연성 폴리에스테르계 인공 모발 - Google Patents

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Abstract

통상의 폴리에스테르 섬유의 내열성, 강신도 등의 섬유 물성을 유지하고, 세트성, 투명성, 촉감이 우수하며, 양호한 난연성을 갖는 폴리에스테르계 인공 모발을 제공한다. 폴리에스테르에 브롬 함유 난연제를 용융 혼련하여 얻어지는 수지 조성물로서, 브롬 함유 난연제의 융점이 160℃∼320℃ 이고, 또한 5% 가열 감량 온도가 220℃∼450℃ 인 브롬 함유 난연제를 혼합한 조성물, 게다가 브롬 함유 난연제가, 5% 가열 감량 온도가 220∼310℃ 인 브롬 함유 난연제 (b1) 과 5% 가열 감량 온도가 310℃ 이상인 브롬 함유 난연제 (b2) 의 혼합물인 조성물을 용융 방사함으로써, 내열성, 강신도 등의 섬유 물성을 유지하고, 세트성, 투명성, 촉감이 우수한 난연성 폴리에스테르계 인공 모발을 얻는 것을 특징으로 한다.
난연성 폴리에스테르, 인공 모발

Description

난연성 폴리에스테르계 인공 모발 {FLAME-RETARDANT ARTIFICIAL POLYESTER HAIR}
본 발명은 폴리에스테르에 브롬 함유 난연제를 용융 혼련하여 얻어지는 조성물로 형성된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발에 관한 것이다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주체로 하는 폴리에스테르로 이루어지는 섬유는 고융점, 고탄성률이고, 우수한 내열성, 내약품성을 갖는다는 점에서, 커튼, 깔개, 의료, 모포, 시트지, 테이블 크로스, 의자 장식 직물(upholstery fabric), 벽장식재, 인공 모발, 자동차 내장 자재, 옥외용 보강재, 안전네트 등에 널리 사용되고 있다.
한편, 가발, 헤어위그(hair wigs), 부착 모(毛) (extension), 헤어밴드, 돌 헤어(doll hair) 등의 두발 제품에 있어서는, 종래 인모(人毛)나 인공 모발 (모다크릴 섬유, 폴리염화비닐 섬유) 등이 사용되어 오고 있다. 그러나, 인모의 제공은 곤란해져, 인공 모발의 중요성이 높아지고 있다. 인공 모발 소재로서, 난연성의 장점을 살려 모다크릴이 많이 사용되어 왔지만, 내열 온도 면에서는 불충분하였다. 최근들어, 내열성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르를 주성분으로 하는 섬유를 사용한 인공 모발 섬유가 제안되게 되었다. 그러나, 인공 모발 소재로서 사용할 때에는, 안전성의 관점에서 난연성의 부여가 필요해지고 있다. 종래의 폴리에스테르 섬유는 이연성(易燃性)이기 때문에, 폴리에스테르 섬유의 난연성을 향상시키고자 하는 시도는 여러 가지 이루어지고 있으며, 예를 들어 인 원자를 함유하는 난연성 모노머를 공중합시킨 폴리에스테르로부터 만들어지는 섬유로 하는 방법이나, 폴리에스테르 섬유에 난연제를 함유시키는 방법 등이 알려져 있다.
전자의 난연성 모노머를 공중합시키는 방법으로는, 예를 들어, 인 원자가 고리 원자로 되어 있어 열 안정성이 양호한 인 화합물을 공중합시키는 방법 (특허문헌 1), 또 카르복시포스핀산을 공중합시키는 방법 (특허문헌 2), 폴리알릴레이트를 함유하는 폴리에스테르에 인 화합물을 배합 또는 공중합시키는 방법 (특허문헌 3) 등이 제안되어 있다. 상기 난연화 기술을 인공 모발에 적용한 것으로는, 예를 들어 인 화합물을 공중합시킨 폴리에스테르 섬유가 제안되어 있다 (특허문헌 4). 그러나, 인공 모발에는 높은 내연성이 요구되기 때문에, 이들의 공중합 폴리에스테르 섬유를 인공 모발에 사용하려면, 그 공중합량을 많게 해야 되고, 그 결과, 폴리에스테르의 내열성이 대폭 저하되어, 용융 방사가 곤란해지거나, 화염이 접근한 경우, 착화ㆍ연소되지는 않지만, 용융ㆍ드립(drip)된다는 다른 문제가 발생한다.
한편, 후자의 난연제를 함유시키는 방법으로는, 폴리에스테르 섬유에, 미립자인 할로겐화 시클로알칸 화합물을 함유시키는 방법 (특허문헌 5), 브롬 원자 함유 알킬시클로헥산을 함유시키는 방법 (특허문헌 6) 등이 제안되어 있다. 상기 폴리에스테르 섬유에 난연제를 함유시키는 방법으로는, 충분한 내연성을 얻기 위 해, 함유 처리 온도를 150℃ 이상의 고온으로 할 것이 필요하거나, 함유 처리 시간을 장시간으로 할 필요가 있거나, 또는 대량의 난연제를 사용해야 한다는 문제가 있어, 섬유 물성의 저하나 생산성의 저하, 제조 비용이 상승하는 등의 문제가 발생한다.
이와 같이, 종래의 폴리에스테르 섬유의 내열성, 강신도 등의 섬유 물성을 유지하고, 세트성, 난연성이 우수한 인공 모발은 아직 얻어지고 않고 있는 것이 실상이다.
특허문헌 1 : 일본 특허공보 소55-41610호
특허문헌 2 : 일본 특허공보 소53-13479호
특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 평11-124732호
특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평3-27105호
특허문헌 5 : 일본 특허공보 평3-57990호
특허문헌 6 : 일본 특허공보 평1-24913호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 상기 기술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하여, 통상의 폴리에스테르 섬유의 내열성, 강신도 등의 섬유 물성을 유지하고, 세트성, 투명성, 촉감이 우수하며, 양호한 난연성을 갖는 폴리에스테르계 인공 모발을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 폴리에스테르 및 특정한 융점 및 5% 가열 감량 온도를 갖는 브롬 함유 난연제를 용융 혼련함으로써 얻어지는 조성물을 용융 방사함으로써, 통상의 폴리에스테르 섬유의 내열성, 강신도 등의 섬유 물성을 유지하고, 세트성, 촉감이 우수한 난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 얻어진다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 하기에 관한 것이다.
(1) 폴리알킬렌테레프탈레이트 및 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종으로 이루어지는 폴리에스테르 (A) 100 중량부에 대해, 융점이 160℃∼320℃ 이고, 또한, 5% 가열 감량 온도가 220∼450℃ 인 브롬 함유 난연제 (B) 5∼30 중량부를 용융 혼련하여 얻어지는 조성물로 형성된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(2) 폴리알킬렌테레프탈레이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 폴리머인 (1) 에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(3) 브롬 함유 난연제 (B) 가 5% 가열 감량 온도가 220℃∼310℃ 인 브롬 함유 난연제 (b1) 과 5% 가열 감량 온도가 310℃∼450℃ 인 브롬 함유 난연제 (b2) 의 혼합물이고, (b1) 과 (b2) 의 혼합비 (중량비) 가 20/80∼80/20 인 (1) 또는 (2) 에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(4) 브롬 함유 난연제 (B) 가 헥사브로모시클로도데칸, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 테트라브로모무수프탈산, 데카브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진 및 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)술폰으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제인 (3) 에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(5) (3) 에 기재된 (b1) 성분이 헥사브로모시클로도데칸, 디브로모네오펜틸글리콜, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 에틸렌디브로마이드-4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페놀) 축합물, 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아누르산, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 테트라브로모무수프탈산, 테트라브로모프탈산디알킬, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A-비스(알릴에테르), 테트라브로모비스페놀 A-비스(히드록시에틸에테르), 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄 및 옥타브로모디페닐에테르로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제이고, (b2) 성분이 데카브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 펜타브로모벤질아크릴레이트 중합체, 브롬화 폴리스티렌, 브롬화 에폭시 수지, 브롬화 페녹시 수지, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 옥타브로모트리메틸페닐인단, 테트라데카브로모디페닐페녹시벤젠, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)술폰으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(6) 상기 폴리에스테르 (A) 및 브롬 함유 난연제 (B) 에 추가로, 난연 보조제 (C) 를 혼합하여 얻어지는 조성물로 형성된 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(7) 난연 보조제 (C) 가, 삼산화안티몬 화합물, 오산화안티몬 화합물 및 안티몬산나트륨으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 청구항 6 에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(8) 난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 비권축 생사 형상인 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(9) 난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 원착(原着)되어 있는 (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
(10) 난연성 폴리에스테르계 인공 모발의 단섬유 섬도가 10∼100dtex 인, (1)∼(9) 중 어느 하나에 기재된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 통상의 폴리에스테르 섬유의 내열성, 강신도 등의 섬유 물성을 유지하고, 세트성, 투명성, 촉감이 우수하며, 양호한 난연성을 갖는 폴리에스테르계 인공 모발이 얻어진다.
본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공 모발은, 폴리알킬렌테레프탈레이트 및 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종으로 이루어지는 폴리에스테르 (A) 및 브롬 함유 난연제 (B) 를 용융 혼련에 의해 얻어지는 조성물을 용융 방사한 섬유이다.
본 발명에 사용되는 폴리에스테르 (A) 에 사용되는 폴리알킬렌테레프탈레이트 또는 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트, 및/또는, 이들의 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 하고, 소량의 공중합 성분을 함유하는 공중합 폴리에스테르를 들 수 있다. 폴리알킬렌테레프탈레이트로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트가 입수의 용이성, 비용 면에서 특히 바람직하다.
상기 주체로 한다는 것은, 80몰% 이상 함유하는 것을 말한다.
상기 공중합 성분으로는 예를 들어, 이소프탈산, 오르토프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 파라페닐렌디카르복실산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 숙신산, 글루탈산, 아디프산, 스페르산, 아젤라산, 세바크산, 도데칸2산 등의 다가 카르복실산, 이들의 유도체, 5-나트륨술포이소프탈산, 5-나트륨술포이소프탈산디히드록시에틸 등의 술폰산염을 함유하는 디카르복실산, 그 유도체, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 4-히드록시벤조산, ε-카프로락톤 등을 들 수 있다.
상기 공중합 폴리에스테르는, 통상적으로, 주체로 한 테레프탈산 및/또는 그 유도체 (예를 들어, 테레프탈산메틸) 와 알킬렌글리콜의 중합체에 소량의 공중합 성분을 함유시켜 반응시킴으로써 제조하는 것이, 안정성, 조작의 간편성 면에서 바람직하다. 단, 주체로 한 테레프탈산 및/또는 그 유도체 (예를 들어, 테레프탈산메틸) 와 알킬렌글리콜의 혼합물에, 추가로 소량의 공중합 성분인 모노머 또는 올리고머 성분을 함유시킨 것을 중합시킴으로써 제조해도 된다.
상기 공중합 폴리에스테르는, 주체로 한 폴리알킬렌테레프탈레이트의 주쇄 및/또는 측쇄에 상기 공중합 성분이 중축합되어 있으면 되어, 공중합의 방법 등에는 특별한 한정은 없다.
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르의 구체예로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주체로 하고, 비스페놀 A 의 에틸렌글리콜에테르를 공중합한 폴리에스테르, 1,4-시클로헥산디메탄올을 공중합한 폴리에스테르, 5-나트륨술포이소프탈산디히드록시에틸을 공중합한 폴리에스테르 등을 들 수 있다.
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 및 공중합 폴리에스테르는 1 종으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이들 중에서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 및 이들의 공중합 폴리에스테르 (폴리에틸렌테레프탈레이트를 주체로 하고, 비스페놀 A 의 에틸렌글리콜에테르를 공중합한 폴리에스테르, 1,4-시클로헥산디메탄올을 공중합한 폴리에스테르, 5-나트륨술포이소프탈산디히드록시에틸을 공중합한 폴리에스테르 등) 가 바람직하고, 이들은 2 종 이상 혼합한 것도 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 폴리에스테르 (A) 의 고유 점도로는 0.5∼1.4 가 바람직하고, 0.6∼1.2 가 더욱 바람직하다. 폴리에스테르 (A) 의 고유 점도가 0.5 미만인 경우, 얻어지는 섬유의 기계적 강도가 저하되는 경향이 있고, 1.4 를 초과하면, 분자량의 증대에 따라 용융 점도가 높아져, 용융 방사가 곤란해지거나, 섬도가 불균일해지는 경향이 있다.
본 발명에서 사용되는 브롬 함유 난연제 (B) 는 융점이 160℃∼320℃ 이고, 또한 5% 가열 감량 온도가 220∼450℃ 인 것이, 용융 방사 후의 섬유 물성, 난연성을 유지할 수 있다는 점에서 바람직하다.
브롬 함유 난연제 (B) 의 융점이 160℃ 미만에서는 연신, 열 처리시나 컬 세트시에 섬유의 융착이 일어나거나, 내열성이나 아이론(iron) 세트성이 저하되는 경향이 있다. 융점이 320℃ 를 초과하면, 폴리에스테르와의 용융 혼련시에 브롬 함유 난연제 (B) 가 용융되지 않기 때문에, 기계적 특성의 저하나 방사 가공시의 실끊김이 발생하거나, 섬유의 외관을 손상시키거나 하는 경향이 있다.
브롬 함유 난연제 (B) 의 5% 가열 감량 온도가 220℃ 미만에서는, 용융 혼련 및 용융 방사시에 난연제가 분해되기 때문에, 섬유 물성, 난연성이 저하되는 경향이 있으며, 450℃ 를 초과하면, 접염(接炎)시에 난연제보다 폴리에스테르의 분해가 빨라지기 때문에, 난연 효과가 발현되기 어려워지는 경향이 있다.
융점이 160℃∼320℃ 이고, 또한 5% 가열 감량 온도가 220∼450℃ 인 브롬 함유 난연제의 구체예로는, 예를 들어, 헥사브로모시클로도데칸, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 테트라브로모무수프탈산, 데카브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)술폰 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머가, 섬유 물성에 대한 영향이 작고, 충분한 난연성이 얻어진다는 점에서 바람직하다. 이들은 1 종으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
또, 본 발명에서 사용되는 브롬 함유 난연제 (B) 로서, 5% 가열 감량 온도가 220∼310℃ 인 브롬 함유 난연제 (b1) 과 5% 가열 감량 온도가 310℃∼450℃ 인 브롬 함유 난연제 (b2) 를 혼합하여 사용하는 것은, (b1) 만을 사용한 경우에는, 폴리에스테르의 분해보다 저온에서 분해되기 때문에, 착화를 억제하여, 난연성이 얻어지지만, 용융 혼련, 용융 방사시에 (b1) 의 분해가 일어나, 섬유 물성, 난연성이 저하되는 경우가 있음에 반해, (b2) 를 병용함으로써, (b1) 의 사용량을 저감시킬 수 있으며, 분해 온도가 높다는 점에서, 섬유 물성, 난연성을 확보하기 쉬워진다는 점에서 바람직하다.
브롬 함유 난연제 (B) 로서 (b1) 성분과 (b2) 성분의 혼합물을 사용하는 경우에는, 각각 이하와 같은 것을 들 수 있다. 5% 가열 감량 온도가 220∼310℃ 인 브롬 함유 난연제 (b1) 으로는, 예를 들어, 헥사브로모시클로도데칸, 디브로모네오펜틸글리콜, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 에틸렌디브로마이드-4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페놀) 축합물, 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아누르산, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 테트라브로모무수프탈산, 테트라브로모프탈산디알킬, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A-비스(알릴에테르), 테트라브로모비스페놀 A-비스(히드록시에틸에테르), 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄, 옥타브로모디페닐에테르로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제를 들 수 있으며, 5% 가열 감량 온도가 310℃ 이상인 브롬 함유 난연제 (b2) 로는, 예를 들어, 데카브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 펜타브로모벤질아크릴레이트 중합체, 브롬화 폴리스티렌, 브롬화 에폭시 수지, 브롬화 페녹시 수지, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 옥타브로모트리메틸페닐인단, 테트라데카브로모디페닐페녹시벤젠, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)술폰으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제를 들 수 있다. 그 중에서도, (b1) 으로서 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A-비스(알릴에테르), 테트라브로모비스페놀 A-비스(히드록시에틸에테르), 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄 중 어느 하나와, (b2) 로서 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 브롬화 에폭시 수지, 브롬화 페녹시 수지, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 옥타브로모트리메틸페닐인단 중 어느 하나와의 조합이, 섬유 물성에 대한 영향이 작고, 양호한 난연성이 얻어진다는 점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서의 브롬 함유 난연제에서의 (b1) 성분과 (b2) 성분의 혼합비 (중량비) 는 20/80∼80/20 이 바람직하고, 25/75∼75/25 가 보다 바람직하며, 30/70∼70/30 이 더욱 바람직하다. (b1) 의 혼합 비율이 20 중량% 미만에서는, 초기에 접염에서 착화되는 경향이 있고, 80 중량% 를 초과하면, 섬유 물성이 저하되는 경향이 있다.
본 발명에 있어서의 브롬 함유 난연제 (B) 의 사용량은, 폴리에스테르 (A) 100 중량부에 대해 5∼30 중량부가 바람직하고, 6∼25 중량부가 보다 바람직하며, 7∼20 중량부가 더욱 바람직하다. 브롬 함유 난연제 (B) 의 사용량이 5 중량부 미만에서는, 난연 효과가 얻어지기 어려워지는 경향이 있고, 30 중량부를 초과하면, 기계적 특성, 내열성, 내드립성이 손상되는 경향이 있다.
본 발명에 있어서는, 브롬 함유 난연제 (B) 를 사용함으로써, 양호한 난연성을 발현시킬 수 있지만, 추가로 난연 보조제 (C) 를 배합함으로써, 난연성을 더욱 높일 수 있다.
본 발명에 사용되는 난연 보조제 (C) 에는 특별히 한정은 없어, 일반적으로 사용되고 있는 난연 보조제라면 사용할 수 있지만, 난연성의 향상, 섬유 물성, 가공 안정성 면에서, 안티몬 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 안티몬계 난연 보조제에는 특별히 한정은 없어, 예를 들어, 삼산화안티몬 화합물, 오산화안티몬 화합물, 안티몬산나트륨을 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 난연 보조제 (C) 의 입경은 특별히 한정되지 않지만, 0.02∼5㎛ 가 바람직하고, 0.02∼3㎛ 가 보다 바람직하며, 0.02∼1㎛ 가 더욱 바람직하다. 또, 필요에 따라 에폭시 화합물, 실란 화합물, 이소시아네이트 화합물, 티타네이트 화합물 등으로 표면 처리되어도 된다.
본 발명에 사용되는 난연 보조제 (C) 의 사용량은, 폴리에스테르 (A) 100 중량부에 대해 0.1∼5 중량부가 바람직하고, 0.2∼3 중량부가 보다 바람직하며, 0.3∼2 중량부가 더욱 바람직하다. 난연 보조제 (C) 의 사용량이 0.1 중량부 미만에서는, 난연 효과의 향상이 작아지는 경향이 있고, 5 중량부를 초과하면, 외관성, 색상 및 발색성이 손상되는 경향이 있다.
본 발명에 사용하는 폴리에스테르계 조성물은 예를 들어, 각 성분을 드라이 블렌드한 후, 여러 가지의 일반적인 혼련기를 사용하여 용융 혼련함으로써 제조할 수 있다.
상기 혼련기의 예로는, 예를 들어, 1 축 압출기, 2 축 압출기, 롤, 밴버리 믹서, 니더 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 2 축 압출기가 혼련도의 조정, 조작의 간편성 면에서 바람직하다.
예를 들어, 스크류 직경 45㎜ 의 2 축 압출기를 사용하여, 배럴 온도를 260∼300℃ 로 하고, 토출량 50∼150㎏/hr, 스크류 회전수 150∼200rpm 으로 용융 혼련하고, 다이스로부터 스트랜드를 빼내어 수냉한 후에, 스트랜드 커터를 사용하여 펠릿화하여, 본 발명의 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르계 인공 모발은, 상기 폴리에스테르계 조성물을 통상의 용융 방사법으로 용융 방사함으로써 제조할 수 있다.
즉, 예를 들어, 압출기, 기어 펌프, 구금 등의 온도를 270∼310℃ 로 하여 용융 방사하고, 방출사조를 가열통에 통과시킨 후, 유리전이점 이하로 냉각시키고, 50∼5000m/분의 속도로 빼냄으로써 방출사조(紡出絲條)가 얻어진다. 또, 방출사조를 냉각용 물을 넣은 수조로 냉각시켜서, 섬도를 컨트롤하는 것도 가능하다. 가열통의 온도나 길이, 냉각풍의 온도나 분무량, 냉각 수조의 온도, 냉각 시간, 인취 속도는 토출량 및 구금의 구멍수에 따라 적절히 조정할 수 있다.
얻어진 방출사조는 열 연신되지만, 연신은 방출사조를 일단 권취하고 나서 연신하는 2 공정법 및, 권취하지 않고 연속해서 연신하는 직접 방사 연신법 중 어느 하나의 방법에 의해도 된다. 열 연신은 1 단 연신법 또는 2 단 이상의 다단 연신법으로 실시된다. 열 연신에 있어서의 가열 수단으로는, 가열 롤러, 히트 플레이트, 스팀젯 장치, 온수조 등을 사용할 수 있으며, 이들을 적절히 병용할 수도 있다.
본 발명에 있어서의 난연성 폴리에스테르계 인공 모발에는, 필요에 따라, 내열제, 광 안정제, 형광제, 산화 방지제, 정전 방지제, 안료, 가소제, 윤활제 등의 각종 첨가제를 함유시킬 수 있다. 특히 안료를 함유시킴으로써, 원착 섬유를 얻을 수 있다.
본 발명에 의해 얻어지는 난연성 폴리에스테르계 인공 모발은, 비권축 생사 형상의 섬유이고, 그 섬도는, 통상적으로 10∼100dtex, 게다가 20∼90dtex 인 것이 인공 모발에 적합하다. 또, 인공 모발로는 160∼200℃ 에서 미용 열기구 (헤어 아이론) 를 사용할 수 있는 내열성을 갖고 있어 착화되기 어렵고, 자기 소화성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 원착되어 있는 경우, 그대로 사용할 수 있지만, 원착되어 있지 않은 경우, 통상의 폴리에스테르계 섬유와 동일한 조건으로 염색할 수 있다. 염색에 사용되는 안료, 염료, 조제 등으로는 내후성 및 난연성이 양호한 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 난연성 폴리에스테르계 인공 모발은, 미용 열기구 (헤어 아이론) 를 사용한 컬 세트성이 우수하고, 컬의 유지성도 우수하다. 또한, 섬유 표면 처리제, 유연제 등의 유제를 사용하여 촉감, 감촉을 부여하여, 보다 인모에 가깝게 할 수 있다.
본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공 모발은 모다크릴 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 나일론 섬유 등 다른 인공 모발 소재와 병용해도 되고, 인모와 병용해도 된다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
다음으로, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 실시예로 나타나는 특성값의 측정법은 이하와 같다.
(강도 및 신도)
인장 압축 시험기 (인테스코사 제조, INTESCO Model 201 형) 를 사용하여, 필라멘트의 인장 강신도를 측정한다. 길이 40㎜ 의 필라멘트 1 개를 잡고, 필라멘트의 양단 10㎜ 를, 접착제를 풀로 붙인 양면 테이프를 붙인 대지 (얇은 종이) 로 끼워 하룻밤 통풍건조시켜, 길이 20㎜ 의 시료를 제작한다. 시험기에 시료를 장착하여 온도 24℃, 습도 80% 이하, 하중 1/30gF×섬도 (데니어), 인장 속도 20㎜/분으로 시험을 실시하여, 파단시의 인장 강도 및 신도를 측정한다. 동일한 조건으로 시험을 10 회 반복하여, 평균값을 필라멘트의 강신도로 한다.
(투명성)
길이 30㎝, 총 섬도 10 만dtex 의 토우 필라멘트를 태양광 하에서 육안에 의해 평가한다.
○ : 투명감이 있으며, 색의 깊이 (선명함) 가 있음.
△ : 약간 불투명감 (흐림) 이 있음.
× : 불투명감이 있으며, 색의 깊이가 없음.
(촉감)
길이 30㎝, 총 섬도 10 만dtex 의 토우 필라멘트를 손으로 만져서 필라멘트 표면의 끈적한 촉감을 평가한다.
○ : 끈적한 촉감 없음.
△ : 약간 끈적한 촉감이 있음.
× : 끈적한 촉감이 있음.
(난연성)
섬도 약 50dtex 의 필라멘트를 150㎜ 의 길이로 잘라 0.7g 을 묶고, 일방의 끝을 클램프로 끼워 스탠드에 고정시켜 수직으로 늘어뜨린다. 유효 길이 120㎜ 의 고정된 필라멘트에 20㎜ 의 불을 3 초간 붙이고 연소시켜 평가한다.
◎ : 잔염(殘炎) 시간이 0 초 (착화(着火)되지 않음)
○ : 잔염 시간이 3 초 미만
△ : 잔염 시간이 3∼10 초
× : 잔염 시간이 10 초 이상
(한계산소지수)
16㎝/0.25g 의 필라멘트를 칭량하여, 끝을 가볍게 양면 테이프로 정리하고, 현련기(懸撚器)로 협지하여 꼰다. 충분히 꼬았으면, 시료의 한 가운데를 잡고 2 개로 접어 2 개를 꼬아 합친다. 끝을 점착 테이프로 고정시키고, 전체 길이 7㎝ 가 되도록 한다. 105℃ 에서 60 분간 전(前)건조를 실시하고, 추가로 데시케이터에서 30 분 이상 건조시킨다. 건조된 샘플을 소정의 산소 농도로 조정하여, 40 초 후, 불의 길이를 8∼12㎜ 로 좁힌 점화기로 상부로부터 착화하고, 착화 후 점화기를 떼어낸다. 5㎝ 이상 타는지, 3 분 이상 계속해서 탄 산소 농도를 조사하고, 동일한 조건에서 시험을 3 회 반복하여, 한계산소지수 (이하, LOI 라고 칭함) 로 한다.
(아이론 세트성)
헤어 아이론에 의한 컬 세트의 용이성, 컬 형상의 유지성의 지표이다. 필라멘트를 180℃ 로 가열한 헤어 아이론에 가볍게 끼우고, 3 회 바싹 당겨 예열한다. 이 때의 필라멘트간의 융착, 빗질, 필라멘트의 오그라듦, 실끊김을 육안으 로 평가한다. 다음으로, 예열한 필라멘트를 헤어 아이론에 칭칭 감아 10 초간 유지하고, 아이론을 잡아 뺀다. 이 때의 빼기 쉬움 (로드아웃성), 뺐을 때의 컬의 유지성을 육안으로 평가한다.
필라멘트 간의 융착
○ : 융착 없음.
△ : 약간의 융착이 있음.
× : 융착 있음.
오그라듦/실끊김
○ : 오그라듦, 실끊김이 없음.
△ : 약간의 오그라듦, 실끊김이 있음.
× : 오그라듦, 실끊김이 있음.
로드아웃
○ : 아이론로드를 부드럽게 뺄 수 있음.
△ : 아이론로드를 빼기가 약간 어려움.
× : 아이론로드를 빼기 어려움.
세트성
○ : 컬의 형상이 유지됨.
△ : 약간 컬의 형상이 흐트러짐.
× : 컬의 형상이 흐트러짐.
(수분량)
얻어진 조성물 및 펠릿의 수분량은 칼피셔법 수분계를 사용하여 측정하였다.
(실시예 1∼8)
표 1 에 나타내는 비율의 조성물을 수분량 100ppm 이하로 건조시키고, 착색용 폴리에스테르 펠릿 PESM6100 BLACK (다이니치정화공업 (주) 제조, 카본 블랙 함유량 30%, 폴리에스테르는 (A) 성분에 함유됨) 2 부를 첨가하여 드라이 블렌드하여, 2 축 압출기 (닛폰 제강소 (주) 제조, TEX44) 에 공급하고, 수지 온도 280℃ 에서 용융 혼련하여 펠릿화한 후에, 수분량 100ppm 이하가 되도록 건조시켰다. 이어서, 용융 방사기 (신코머시너리 (주) 제조, SV30) 를 사용하여, 수지 온도 280℃ 에서 노즐 직경 0.5㎜φ 의 단면이 둥근 노즐 구멍을 갖는 방사 구금으로부터 용융 폴리머를 토출하고, 20℃ 에서의 냉각풍에 의해 공냉하고, 100m/분의 속도로 권취하여 미연신사를 얻었다. 얻어진 미연신사에 대해, 85℃ 로 가열한 히트롤을 사용하여 4 배로 연신하고, 200℃ 로 가열한 히트롤을 사용하여 열 처리를 실시하고, 30m/분의 속도로 권취하여, 단섬유 섬도가 50dtex 전후인 폴리에스테르계 섬유 (멀티필라멘트) 를 얻었다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3
폴리에틸렌테레프탈레이트*1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
펜타브로모톨루엔*2 16 12 5 5 8
테트라브로모비스페놀 A*3 15
2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시) -1,3,5-트리아진*4 15
1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시) 에탄*5 5
폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6- 디브로모페닐)카보네이트*6 10 10 10
옥타브로모트리메틸페닐인단*7 4
테트라브로모시클로옥탄*8 12 4
에틸렌비스(테트라브로모프탈이미드)*9 12 8
Sb2O3 *10 4 3
*1 카네보우 합섬 (주) 제조, 벨펫 EFG-85A, IV=0.85
*2 마낙 (주) 제조, 융점 : 280∼290℃, 5% 가열 감량 온도 : 250℃
*3 테이진 화성 (주) 제조, 융점 : 178∼181℃, 5% 가열 감량 온도 : 260℃
*4 다이이치공업제약 (주) 제조, 융점 : 230℃, 5% 가열 감량 온도 : 360℃
*5 Great Lakes 사 제조, 융점 : 223∼228℃, 5% 가열 감량 온도 : 276℃
*6 테이진 화성 (주) 제조, 융점 : 230∼250℃, 5% 가열 감량 온도 : 444℃
*7 브롬켐ㆍ파이스트사 제조, 융점 : 218∼223℃, 5% 가열 감량 온도 : 325℃
*8 Albemarle 사 제조, 융점 : 103℃, 5% 가열 감량 온도 : 167℃
*9 Albemarle 사 제조, 융점 : 456℃, 5% 가열 감량 온도 : 407℃
*10 니혼세이코 (주) 제조, POTOX-U
얻어진 섬유를 사용하여 강신도, 투명성, 촉감, 난연성, 아이론 세트성을 평가한 결과를 표 2 에 나타낸다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3
섬도 (dtex) 51 52 48 49 49 51 52 50 - 48 50
파단 섬도 (cN/dtex) 2.4 2.2 2.0 2.4 2.2 2.0 2.3 2.5 - 1.7 1.8
신도 (%) 50 45 48 41 48 41 46 44 - 39 43
투명성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ - × △
촉감 (끈적한 촉감) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ - ○ ×
난연성 연소성 ○ ◎ ○ ○ ○ ◎ ○ ◎ - ○ △
LOI (%) 28 32 28 29 28 30 28 30 - 27 32
아이론 세트 (180℃) 융착 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ - ○ ×
오그라듦/실끊김 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ - ○ ○
로드아웃 △ △ △ ○ ○ ○ ○ ○ - △ ×
세트성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ - △ △
(비교예 1∼3)
표 1 에 나타내는 비율의 조성물을 수분량 100ppm 이하로 건조시키고, 실시예와 동일하게 하여, 단섬유 섬도가 50dtex 전후인 폴리에스테르계 섬유 (멀티필라멘트) 를 얻었다.
비교예 1 에 대해서는, 난연제의 분해 온도가 낮기 때문에, 방사 가공성이 현저히 저하되어, 필라멘트를 얻는 것은 불가능했다.
얻어진 섬유를 사용하여 강신도, 투명성, 촉감, 난연성, 아이론 세트성을 평가한 결과를 표 2 에 나타낸다.
표 2 에 나타낸 바와 같이, 비교예에 대해, 실시예에서는, 촉감, 아이론 세트성 등의 저하가 없고, 융점이 160℃∼320℃ 이고, 5% 가열 감량 온도가 220∼450℃ 인 브롬 함유 난연제를, 게다가 5% 가열 감량 온도가 220∼310℃ 인 브롬 함유 난연제 (b1) 과 5% 가열 감량 온도가 310℃ 이상인 브롬 함유 난연제 (b2) 의 혼합물을 용융 혼련함으로써, 양호한 난연성을 나타내는 것이 확인되었다.
따라서, 본 발명의 브롬 함유 난연제를 함유하는 조성물을 사용한 난연성 폴리에스테르계 인공 모발용 섬유는, 종래의 인공 모발용 섬유와 비교하여, 폴리에스테르의 기계적 특성, 열적 특성을 유지한 상태에서, 투명성, 촉감, 세트성, 난연성이 개선된 인공 모발로서 유효하게 사용하는 것이 가능해지는 것을 확인하였다.

Claims (10)

  1. 폴리알킬렌테레프탈레이트 및 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종으로 이루어지는 폴리에스테르 (A) 100 중량부에 대해, 융점이 160℃∼320℃ 이고, 또한, 5% 가열 감량 온도가 220∼450℃ 인 브롬 함유 난연제 (B) 5∼30 중량부를 용융 혼련하여 얻어지는 조성물로 형성된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리알킬렌테레프탈레이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 폴리머인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    브롬 함유 난연제 (B) 가 5% 가열 감량 온도가 220℃∼310℃ 인 브롬 함유 난연제 (b1) 과 5% 가열 감량 온도가 310℃∼450℃ 인 브롬 함유 난연제 (b2) 의 혼합물이고, (b1) 과 (b2) 의 혼합비 (중량비) 가 20/80∼80/20 인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  4. 제 3 항에 있어서,
    브롬 함유 난연제 (B) 가 헥사브로모시클로도데칸, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 테트라브로모무수프탈산, 데카브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진 및 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)술폰으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  5. 제 3 항에 기재된 (b1) 성분이 헥사브로모시클로도데칸, 디브로모네오펜틸글리콜, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트, 에틸렌디브로마이드-4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페놀) 축합물, 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아누르산, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 테트라브로모무수프탈산, 테트라브로모프탈산디알킬, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A-비스(알릴에테르), 테트라브로모비스페놀 A-비스(히드록시에틸에테르), 1,2-비스(2,4,6-트리브로모페녹시)에탄 및 옥타브로모디페닐에테르로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제이고, (b2) 성분이 데카브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브로모비스페놀 A 형 폴리카보네이트 올리고머, 폴리-4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페닐)카보네이트, 펜타브로모벤질아크릴레이트 중합체, 브롬화 에폭시 수지, 브롬화 페녹시 수지, 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 옥타브로모트리메틸페닐인단, 테트라데카브로모디페닐페녹시벤젠, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)술폰으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 난연제인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 (A) 및 브롬 함유 난연제 (B) 에 추가로, 난연 보조제 (C) 를 혼합하여 얻어지는 조성물로 형성된 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  7. 제 6 항에 있어서,
    난연 보조제 (C) 가 삼산화안티몬 화합물, 오산화안티몬 화합물 및 안티몬산나트륨으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 비권축 생사 형상인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 원착(原着)되어 있는 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    난연성 폴리에스테르계 인공 모발의 단섬유 섬도가 10∼100dtex 인 난연성 폴리에스테르계 인공 모발.
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