KR100849517B1 - 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지 100 중량부에 고분자형 브롬계 난연제 15∼40 중량부를 첨가하고, 소량의 산화안티몬과 소광제를 포함한다. 본 발명의 폴리에스테르계 난연성 인공모발섬유는 난연성과 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 색상이 선명하고 자연스러운 광택을 갖는다.

폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지, 고분자형 브롬계 난연제, 삼산화안티몬, 이산화규소, 탈크

Description

난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유 및 그 제조방법{Flameproof Polyester type Synthetic Hair Filament and Process for Preparing the Same}

발명의 분야

본 발명은 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지, 고분자형 브롬계 난연제, 산화안티몬 및 소광제를 포함하여 이루어지는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발명의 배경

가발용 섬유로 주로 사용되는 인조모발은 선명한 색상, 자연스러운 광택, 가벼움, 내열성, 부드러운 촉감과 유연성, 컬 형성 및 컬 유지성과 더불어 난연성과 내열성이 필수적으로 요구된다. 여기서 난연성이란 자기소화성과 용융폴리머의 내드립성으로 설명된다. 내열성이란 헤어아이언으로 컬형태를 형성시킬 수 있는 온도 에서 수축변형 혹은 열융착에 의한 섬유형태 변형이 없이 견딜 수 있는 온도이다. 내열성과 난연성은 인모 기능을 대체하는 인공모발섬유가 갖추어야할 가장 중요한 특성이다.

종래에는 가발용 섬유로 PVC 섬유와 모다크릴 섬유가 사용되어 왔다. 그러나 이들 섬유는 난연성은 매우 우수하나 연화 온도가 낮아 내열성이 부족한 단점이 있어 내열성이 요구되는 용도로는 사용이 제한되는 문제가 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 열변형 온도가 비교적 높은 수지를 주성분으로 하는 폴리에스테르계 인공 모발이 개발된 바 있다. 상기 폴리에스테르계 인공 모발로 PET, PBT, PPT 등의 수지가 사용되는데, 이들 폴리에스테르 수지는 내열성이 비교적 우수하나 이연성 수지이므로 인공모발로 사용되기 위해서는 난연성을 부여해 주어야 한다. 이들 폴리에스테르수지를 난연화하여 인공모발로 사용하는 공지 기술은 다수 공개되어 있다.

본 발명자들은 이미 난연 인공모발에 관하여 대한민국 등록특허 10-071482호 및 대한민국 등록특허 10-0577584호에 PET수지와 고분자형 브롬 난연제로 이루어지는 난연 인공모발 제조 기술에 관하여 공개한 바 있다.

또한 국제출원번호 WO 2005/010247호에는 PET, PBT, PPT 수지 100 중량부에 대해 분자량 20,000 내지 80,000인 브롬난연제 5-30중량%로 이루어지는 인공모발에 관한 내용이 공지되어 있다.

그러나 상기 공개된 난연 인공모발의 경우 수지 자체의 용융 온도가 220~260℃이고, 난연제의 연화 온도가 190 ℃ 전후이므로 상기의 난연제를 배합하여 이루 어지는 폴리에스테르 인공모발의 내열 온도는 인모의 내열온도보다 낮다는 문제가 있다. 즉, 이러한 인공모발을 컬을 펴거나 컬을 만드는 헤어아이언이라는 장치로 가공하는 경우, 섬유 변형 혹은 융착이 발생되어 인공모발의 외관이 심하게 손상되는 문제가 있는 것이다. 또한 미용실에서 사용되는 스토브형 헤어아이언을 사용하는 경우 이 장치의 가열온도가 230℃ 전후이므로 최대 200℃까지 견딜 수 있는 종래 인공모발을 사용하게 되면 컬 형성시 섬유 수축 변형 혹은 융착으로 인한 문제가 발생하여 가발제품으로는 사용이 제한된다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 기초수지로서 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지를 사용하고 여기에 고분자형 브롬계 난연제, 산화안티몬 및 소광제를 특정한 함량으로 적용함으로서, 선명한 색상, 컬 형성성 및 컬 유지성, 컬 탄력성이 우수하고, 가볍고, 엉킴 발생이 적고 인모와 근접한 물성 등 가발사로서 요구되는 기본적인 특성은 물론 인모수준의 난연성과 내열성을 갖춘 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유 및 그 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 내열성이 우수한 폴리에스테르계 인공모발섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 난연제를 적게 사용하고도 우수한 난연성 및 내드립성을 갖는 폴리에스테르계 인공모발섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 광택성, 선명한 색상, 컬 형성성, 컬 유지성, 컬 탄력성이 우수하고, 가볍고, 엉킴 발생이 적고 인모와 근접한 물성 등 가발사로서 요구되는 기본적인 특성이 우수한 폴리에스테르계 인공모발섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 인공모발에 비해 내열성이 10℃ 이상 높아 인모와 혼합 사용시 인모의 최고 고데 온도까지 견딜 수 있는 가발을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방사시 사절현상이 발생되지 않는 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명은 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유를 제공한다. 상기 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 (A) 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지 100 중량부; (B) 고분자형 브롬계 난연제 15 내지 40 중량부; (C) 산화안티몬 0.05 내지 1 중량부; 및 (D) 소광제 0.05 내지 2 중량부를 포함하여 이루어진다.

하나의 구체예에서는 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수 지(A)는 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트이거나 또는 사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트와 사이클로헥산디메틸렌 이소프탈레이트가 공중합된 폴리머이다. 또한, 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지(A)는 상온에서 0.7∼1.1 dl/g의 고유점도(Intrinsic Viscosity : IV)를 갖는다.

상기 고분자형 브롬계 난연제(B)는 10,000∼60,000 범위의 수평균 분자량을 갖는다.

본 발명의 바람직한 구체예에서는 상기 산화안티몬(C)은 삼산화안티몬이다. 상기 삼산화안티몬은 0.1∼1.0 ㎛의 평균입경을 갖는다.

또한 상기 소광제(D)는 이산화규소, 탈크 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 소광제(D)는 0.01∼1.0 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 열안정제, 광안정제, 자외선안정제, 형광제, 산화방지제, 대전방지제, 안료, 염료, 가소제, 활제, 난연제, 난연보조제 및 무기충진제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 구체예에서는 상기 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 섬도가 30∼100 데니어이다.

본 발명은 상기 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유를 사용한 가발을 제공한다.

본 발명은 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지, 고분자형 브롬계 난연제, 산화안티몬, 및 소광제를 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하고; 상기 펠렛을 수분율 500 ppm 이하가 되도록 건조시키고; 그리고 상기 건조된 펠렛을 용융방사하는; 단계를 포함하여 이루어진다.

구체예에서는 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지 100 중량부에 고분자형 브롬계 난연제는 15∼40 중량부, 산화안티몬 0.05∼1 중량부, 및 소광제 0.05∼2 중량부로 사용한다.

상기 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하기 전에 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 본 발명의 제조방법은 상기 용융방사한 후 2∼5 배의 연신비로 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 연신된 연신사를 150∼280℃ 범위로 가열된 열처리 장치에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 하기와 같이 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 (A) 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지, (B) 고분자형 브롬계 난연제, (C) 산화안티몬 및 (D) 소광제를 포함하여 이루어진다.

(A) 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지

종래에는 폴리에스테르계 인공 모발에 사용되는 기초수지로서 PET, PBT, PPT 등의 수지가 사용되어 왔다. 그러나, 이들 수지는 내열성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 PCT계 수지를 기초수지로 사용한다. 본 발명의 PCT계 수지는 기존의 PET, PBT, PPT 수지와 달리, 분자구조 내에 사이클로헥산환이 존재하므로 통상의 폴리에스테르보다 고융점을 나타낸다.

본 발명의 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지는 사이클로알리파틱 디올(cycloaliphatic diol)과 방향족 디액시드 화합물(aromatic diacid)로부터 유도된 것이다. 구체예에서는 테레프탈산 및/또는 그 유도체와 1, 4-사이클로헥산디메탄올을 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 하여 축중합한 중합체가 사용될 수 있다. 또 다른 구체예에서는 디올 성분으로서 1, 4-사이클로헥산디메탄올을 사용하고, 디엑시드 성분으로서 테레프탈산 및/또는 그 유도체를 80-99%, 이소프탈산 및/또는 그 유도체를 1-20%를 사용한 공중합체가 사용될 수 있다. 상기 테레프탈산 유도체로는 디메틸 테레프탈레이트가 사용될 수 있다. 상기 이소프탈산 유도체로는 디메틸 이소프탈레이트가 사용될 수 있다.

본 발명의 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지는 바람직하게는 o-클로로 페놀 용액에서 상온(25 ℃)로 측정시 고유점도[η]가 약 0.7 내지 1.1 dl/g, 더 바람직하게는 약 0.75 내지 1.0 dl/g, 이다. 고유점도가 0.7dl/g 미만이거나 1.1 dl/g를 초과할 경우, 난연제와 균일한 혼합이 이루어지기 어렵고, 이에 따라 방사, 연신공정에서 사절발생이 증가하게 된다.

본 발명의 다른 구체예에서는 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트를 디에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 4-히드록시벤조산, 폴리 테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 저분자량 지방족 폴리에스테르 또는 지방족 폴리아미드 등의 공중합 성분과 공중합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에서는 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트를 가격적 측면을 고려하여 통상의 폴리에스테르 수지인 PET, PBT, PPT 수지 등과 블렌드하거나 공중합하여 사용할 수 있다.

(B) 고분자형 브롬계 난연제

상기 브롬계 난연제는 본 발명의 폴리에스테르계 인공모발섬유에 있어서 난연제로 사용된다. 일반적으로 브롬계 난연제로는 폴리브로모스티렌계 난연제, 폴리디브로모스티렌 공중합체 난연제, 페녹시 말단 카보네이트 올리고머 난연제, 데카브로모 디페닐 에탄 난연제, 데카브로모 디페닐옥사이드 난연제, 브롬화 에폭시계 난연제 등이 있다. 본 발명에서는 고분자형 브롬계 난연제가 바람직하게 적용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 브롬화 에폭시계 난연제 혹은 브롬화 페녹시계 난연제이다. 상기 브롬화 에폭시계 난연제는 하기의 반복단위를 갖는다:

상기 구조식에서 n은 중합도로 17∼100의 범위임.

바람직하게는 본 발명의 고분자형 브롬계 난연제는 10,000∼60,000 범위의 수평균 분자량을 갖는다. 만일 수평균 분자량이 10,000 미만인 것을 사용할 경우, 내드립성 불량해질 수 있으며, 수평균 분자량이 60,000을 초과할 경우, PCT계 수지와 균일한 혼합이 이루어지지 않아 방사 및 연신중 사절이 발생될 수 있으며, 섬도가 불균일해지는 경향이 있다. 더욱 바람직하게는 상기 고분자형 브롬계 난연제는 20,000∼60,000이다.

다른 구체예에서는 상기 브롬화 에폭시계 난연제와 함께 혹은 대체하여 폴리브로모스티렌계 난연제 및 폴리디브로모스티렌 공중합체 난연제을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 고분자형 브롬계 난연제는 PCT 수지계 100 중량부에 대하여 15 내지 40 중량부, 바람직하게는 17 내지 35 중량부, 더 바람직하게는 20 내지 30 중량부로 사용할 수 있다. 15 중량부 미만으로 사용할 경우, 충분한 난연성을 얻을 수 없으며, 연소시 드립(drip)이 발생할 수 있다. 또한 40 중량부를 초과할 경우, PCT계 수지와 균일한 혼합이 이루어지지 않아 섬유 형성이 불가능하게 될 수 있다.

(C) 산화안티몬

본 발명의 산화안티몬은 난연보조제로 사용된다. 상기 산화안티몬으로는 삼산화안티몬, 오산화안티몬 등이 있으며, 바람직하게는 삼산화안티몬이다. 상기 삼산화안티몬을 적용할 경우, 난연성과 내드립성을 높임으로써 수지에 배합하는 난연 제의 함량을 줄일 수 있다.

본 발명에 적합한 산화안티몬은 평균입경 0.1 내지 1.0 ㎛이 적합하다. 산화안티몬 입경이 0.1㎛ 미만이면 분산성이 불량해질 수 있다. 반면 산화안티몬 입경이 1.0㎛를 초과하면 섬유표면에 다수의 돌기가 형성되므로 섬유표면의 미끄럼성이 저하될 뿐만 아니라 빗질성도 불량해질 수 있다.

일반적으로 난연성 상승효과를 얻기 위한 삼산화안티몬은 통상 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부 정도로 사용하는 것으로 알려져 있다. 그런데, 가발용 원사에 삼산화안티몬을 이와 같이 과량으로 첨가할 경우, 가발용 원사에서 요구되는 선명한 색상을 얻을 수 없다. 본 발명에서는 산화안티몬을 PCT계 수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 1 중량부로 사용한다. 산화안티몬의 양이 0.05 중량부 미만이면 난연 효과가 부족하고 1 중량부를 초과하면 선명한 색상의 인공모발을 얻을 수 없다. 바람직하게는 0.1 내지 0.9 중량부, 더 바람직하게는 0.2 내지 0.7 중량부로 적용한다.

(D) 소광제

본 발명에서는 PCT사의 광택을 인모의 광택 수준으로 저하시키기 위하여 소광제를 첨가한다. 일반적으로 소광제로는 이산화규소, 탈크, 이산화티탄, 카올린 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 이산화규소, 탈크 또는 이들이 혼합물이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 소광효과가 탁월하고 선명한 색상을 얻을 수 있는 이산화규소이다.

상기 소광제는 0.01∼1.0 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 것이 적합하다. 입경이 0.01 ㎛ 미만일 경우, 컴파운딩 공정에서 응집을 일으켜 방사, 연신공정에서 사절발생이 증가할 수 있다. 반면, 입경이 1.0 ㎛을 초과할 경우, 섬유 표면에 다수의 돌기가 형성되므로 인공모발로 적용하기에는 적합하지 않다.

상기 소광제는 PCT 수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 2 중량부로 적용한다. 만일 소광제를 0.05 미만으로 사용할 경우, 소광효과가 부족하고 2 중량부를 초과할 경우, 착색된 인공모발의 색상을 탁하게 하여 선명하고 아름다운 색상의 사를 얻을 수 없다. 또한 방사 연신과정에서 단사 발생이 증가하며 표면에 돌기가 발생되며, 빗질시 엉킴 현상이 증가하여 인조모발용 섬유로서는 부적합하게 될 수 있다. 바람직하게는 상기 소광제는 PCT 수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 1 중량부, 더 바람직하게는 0.07 내지 0.6 중량부이다.

본 발명에서는 상기 구성요소 외에도 필요에 따라 열안정제, 광안정제, 자외선안정제, 형광제, 산화방지제, 대전방지제, 안료, 염료, 가소제, 활제, 난연제, 난연보조제, 무기충진제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 단독으로 적용하거나 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 상기 난연제로는 할로겐계 난연제, 인계 난연제 등이 사용될 수 있다.

본 발명은 상기 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지, 고분자형 브롬계 난연제, 산화안티몬, 및 소광제를 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하고, 상기 펠렛을 용융방사하는 단계를 포함하여 이루어진다.

구체예에서는 상기 조성물은 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지 100 중량부, 고분자형 브롬계 난연제는 15∼40 중량부, 산화안티몬 0.05∼1 중량부, 및 소광제 0.05∼2 중량부를 포함한다.

본 발명에서 기초수지로 사용되는 PCT 수지는 융융 흐름성이 빠르기 때문에 난연제와 용융 혼합하기 전 및 용융 방사 전에 충분하게 건조해주어서 수분을 제거하는 것이 바람직하다.

바람직한 구체예에서는 본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지, 고분자형 브롬계 난연제, 산화안티몬, 및 소광제를 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하고; 상기 펠렛을 수분율 500 ppm 이하가 되도록 건조시키고; 그리고 상기 건조된 펠렛을 용융방사하는 단계로 제조된다.

더욱 바람직하게는 상기 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하기 전에 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 건조 단계는 통상 질소분위기하에서 80∼180℃, 바람직하게는 95∼150℃에서 3 내지 10 시간, 바람직하게는 4 내지 8 시간 건조한다. 건조가 충분하지 않으면 방사 공정에서 사절이 발생이 증가할 수 있다.

상기 건조된 혼합 조성물은 통상의 방법으로 압출하여 펠렛 형태로 제조한다. 압출기로는 이축 압출기가 바람직하게 적용된다.

상기 압출된 펠렛은 용융 방사 전에 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 건조 단계는 통상 질소분위기하에서 80∼180℃, 바람직하게는 95∼150℃에서 3 내지 10 시간, 바람직하게는 4 내지 8 시간 건조하여 수분율 500 ppm 이하, 바람직하게는 수분율이 0∼100 ppm이 되도록 한다.

상기와 같이 건조단계를 거친 펠렛은 통상의 방법으로 용융방사될 수 있다. 하나의 구체예에서는 압출기 선단부에 노즐이 장착된 압출기에 투입하여 미연신사를 제조한다. 방사 구금의 형태는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 땅콩형, 별형, 타원형, 중공타원형 등이 사용될 수 있다. 방사온도는 압출기 실린더 온도를 200∼350℃로 한다.

상기 미연신사는 연신장치에서 2∼5 배의 연신비로 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연신장치는 통상 가열드럼 연신장치가 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 연신된 연신사는 150∼280℃ 범위로 가열된 열처리 장치에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 열처리 방법 및 열처리 장치는 통상의 방법을 사용하여 적용할 수 있으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.

상기와 같이 열처리하여 얻어진 본 발명의 폴리에스테르계 인공모발섬유는 30∼100 데니어의 섬도를 갖는다.

본 발명의 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유는 120∼240℃의 미용 열기구(헤어 아이론)에서도 변형이 거의 없어 내열성이 우수하고, 난연성이 매우 뛰어날 뿐만 아니라, 드립성이 거의 없고, 인모와 유사한 광택을 가지며, 또한 색상이 선명하여 가발로 사용하기에 매우 적합하다.

본 발명은 상기 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유를 사용한 가발을 제공한다. 상기 가발은 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 제조될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

하기 실시예 및 비교실시예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.

(A) 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지

0.77 dl/g 의 고유점도를 갖는 이스트만케미칼사의 PCT 21394 제품을 사용하였다.

(B) 고분자형 브롬계 난연제

(B1) 수평균분자량 30,000을 갖는 사카모토약품사의 T20000 제품을 사용하였다.

(B2) 수평균분자량 40,000을 갖는 동도화성사의 YPB 43C 제품을 사용하였다.

(C) 산화안티몬

일성안티몬社에서 제조한 삼산화안티몬인 안티스 P를 사용하였다.

(D) 소광제

데구사社에서 제조한 이산화규소인 에이스매트 820을 사용하였다.

실시예 1∼4

상기 각 구성성분을 하기 표에 기재된 바와 같은 함량으로 혼합하였다. 이를 질소 분위기 하에서 130℃에서 6시간 동안 건조한 후 트윈스크루 컴파운더에 투입하여 펠렛을 제조하였다. 이 펠렛을 방사 직전에 질소 분위기 하에서 130℃에서 6시간 건조하여 수분율을 500 ppm 이하로 한 후, 압출기 선단부에 노즐이 부착된 압출기에 투입하여 160홀의 노즐을 사용하여 용융 방사하여 200 데니어의 미연신사를 제조하였다. 방사 온도는 압출기 실린더부의 온도를 300℃로 하였다. 제조된 미연신사는 가열 드럼 연신장치에서 4배 연신하여 연신사를 만들었다. 이 연신사를 250℃로 가열된 열처리 장치에서 열처리하여 30∼100 데니어의 인공모발용 섬유를 제조하였다.

비교실시예 1

고분자형 브롬계 난연제 함량을 45 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 2

고분자형 브롬계 난연제 함량을 10 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

* 물성측정방법

(1) 내열성 : 연신된 사 160 가닥을 10개를 모아 집속한 후 집속된 사를 손으로 잡고 230℃로 가열한 특수하게 제작한 가정용 전기 헤어아이언(Recca 제품) 사이에 끼우고 10초간 가열하여 수축에 의한 섬유 변형 상태, 융착에 의한 변형 등을 육안으로 판정하였다. 열처리 후 변형이 없으면 내열성 양호라고 판정하고, 변형이 발생하면 불량으로 판정하였다. (◎: 전혀 변형이 없음, ○: 경미한 수축 변형이 있으나 외관을 손상시키지 않는 수준임, △: 수축 변형 발생하여 외관이 손상됨, ×: 수축 변형 및 융착이 발생함)

(2) 난연성: 사 160 가닥을 15cm로 자른 후 화염 길이 2cm로 조정한 화염을 5초간 접촉시킨 후 화염을 제거하여 소화되는 시간을 측정하여 판정하였다.(◎: 소염소요시간 1초 이내, ○: 소염소요시간 3초 이내, △: 소염소요시간 5초 이내, ×: 소염소요시간 6초 이상)

(3) 드립성 : 섬유 다발에 불꽃을 접촉시켜 인화되는 과정에서 융융 수지가 드립되는 현상을 측정하였다. 드립성은 드립되는 용융 수지 드립 갯수를 측정하였 다. 사 160가닥으로 집속한 섬유 다발을 수직으로 늘어뜨린 다음 30mm 불꽃을 접근시켜 100mm를 연소시키면서 드립 횟수를 측정하였다. (◎: 드립수 0, ○: 드립수 1∼2, △: 드립수 3∼4, ×: 드립수 4회 초과)

(4) 광택: 집속된 사 다발 80,000데니어(160hole×50데니어×10가닥)인 인공모발을 10cm 길이로 잘라서 태양광 아래서 육안으로 광택을 평가하였다. (◎: 인모와 유사한 광택, ○: 인모보다 강한 광택, △: 인모보다 적은 광택, ×: 광택이 인모보다 적고 탁색임)

(5) 색상의 선명성 : 집속된 사 다발 80,000데니어(160holeㅧ50데니어ㅧ10가닥)인 인공모발을 10cm 길이로 잘라서 태양광 아래서 육안으로 광택을 평가하였다. 선명성의 판정은 1 내지 4단계로 나누어 평가하였다.(◎: 가장 선명함, ○: 선명함, △: 약간 선명하지 않음, ×: 탁함)

(6) 공정성 : 방사 공정에서 5시간 동안 사절 발생 횟수를 측정하여 판정하였다. (◎: 사절발생 0회, ○: 사절발생 1회, △: 사절발생 2∼3회, ×: 사절발생 4회 이상)

상기 표 1의 결과로부터, 고분자형 브롬계 난연제 함량을 지나치게 많이 사용한 비교실시예 1은 내열성, 강도 및 신도가 저하된 것을 확인할 수 있다. 또한 방사시 사절현상이 증가한 것을 알 수 있다. 또한 고분자형 브롬계 난연제 함량을 적게 사용한 비교실시예 2는 난연성 및 내드립성이 저하된 것을 알 수 있다.

실시예 5∼7: 삼산화안티몬 첨가량에 따른 실험

고분자형 브롬계 난연제를 30 중량부로 사용하고 삼산화안티몬의 함량을 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 실험결과는 표 2에 나타내었다.

비교실시예 3

삼산화안티몬의 함량을 0.03 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.

비교실시예 4

삼산화안티몬의 함량을 1.5 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.

상기 표 2로부터 산화안티몬 함량을 적게 사용한 비교실시예 3은 난연성, 내드립성이 저하되었으며, 산화안티몬을 지나치게 많이 사용한 비교실시예 4는 광택이 좋지 않았으며, 선명성이 떨어지고, 방사시 사절이 증가하였다.

실시예 8∼10: 소광제 첨가량에 따른 실험

고분자형 브롬계 난연제를 25 중량부로 사용하고 소광제의 함량을 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 실험결과는 표 3에 나타내었다.

비교실시예 5

소광제의 함량을 0.03 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 6

소광제의 함량을 3 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하였다.

상기 표 3으로부터 소광제 함량을 적게 사용한 비교실시예 5은 난연성, 내드립성과 함께 광택이 너무 많았으며, 소광제를 지나치게 많이 사용한 비교실시예 6는 선명성이 떨어지고, 강도가 저하되었다. 또한 방사공정에서 사절이 증가하였다.

본 발명은 선명한 색상, 컬 형성성 및 컬 유지성, 컬 탄력성이 우수하고, 가볍고, 엉킴 발생이 적고 인모와 근접한 물성 등 가발사로서 요구되는 기본적인 특성은 물론 인모수준의 난연성과 내열성을 갖춘 폴리에스테르계 인공모발섬유를 제공하며, 또한 기존의 인공모발에 비해 내열성이 10℃ 이상 높아 인모와 혼합 사용시 인모의 최고 고데 온도까지 견딜 수 있는 가발을 제공한다. 또한 본 발명은 방 사시 사절현상이 발생되지 않는 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

1. (A) 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(polycyclohexane dimethylene terephthalate : PCT) 수지 100 중량부;

   (B) 고분자형 브롬계 난연제 15 내지 40 중량부;

   (C) 산화안티몬 0.05 내지 1 중량부; 및

   (D) 소광제 0.05 내지 2 중량부;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지(A)는 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 또는 사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트와 사이클로헥산디메틸렌 이소프탈레이트가 공중합된 폴리머이며, 상온에서 0.7∼1.1 dl/g의 고유점도(Intrinsic Viscosity : IV)를 갖는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
3. 제1항에 있어서, 상기 고분자형 브롬계 난연제(B)는 하기의 반복단위를 가지며, 10,000∼60,000 범위의 수평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리 에스테르계 인공모발섬유:

   

   상기 구조식에서 n은 중합도로 17∼100의 범위임.
4. 제1항에 있어서, 상기 산화안티몬(C)은 삼산화안티몬인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
5. 제4항에 있어서, 상기 삼산화안티몬은 0.1∼1.0 ㎛의 평균입경을 갖는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
6. 제1항에 있어서, 상기 소광제(D)는 이산화규소, 탈크 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
7. 제6항에 있어서, 상기 소광제(D)는 0.01∼1.0 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 것 을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 열안정제, 광안정제, 자외선안정제, 형광제, 산화방지제, 대전방지제, 안료, 염료, 가소제, 활제, 난연제, 난연보조제 및 무기충진제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
9. 제8항에 있어서, 섬도가 30∼100 데니어인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유.
10. 제9항에 따른 폴리에스테르계 난연성 인공모발섬유를 사용한 가발.
11. 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계(PCT) 수지, 고분자형 브롬계 난연제, 산화안티몬, 및 소광제를 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하고;

    상기 펠렛을 수분율 500 ppm 이하가 되도록 건조시키고; 그리고

    상기 건조된 펠렛을 용융방사하는;

    단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 조성물은 폴리사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트계 수지 100 중량부, 고분자형 브롬계 난연제는 15∼40 중량부, 산화안티몬 0.05∼1 중량부, 및 소광제 0.05∼2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 혼합한 조성물을 압출하여 펠렛 상으로 제조하기 전에 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 용융방사한 후 2∼5 배의 연신비로 연신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 연신된 연신사를 150∼280℃ 범위로 가열된 열처리 장치에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르계 인공모발섬유의 제조방법.