KR101907049B1 - 인공 모발용 섬유, 및 두발 제품 - Google Patents

Abstract

컬(curl) 세트성이 우수한 인공 모발을 제공한다. 인공 모발용 섬유는 일반적으로 90∼150 ℃의 온도 영역에서 성형 가공된다. 그 성형 온도 영역에서의 저장 탄성율 E'의 비, 즉 90℃에서의 저장 탄성율 E'₉₀과 150℃에서의 저장 탄성율 E'₁₅₀과의 비 E'₉₀/E'₁₅₀이 3∼20의 값으로 된 인공 모발용 섬유는, 용융되지 않을 정도의 역학적 특성을 유지하면서, 충분히 컬 변형된다. 컬 등의 성형 가공을 자유롭게 행할 수 있으므로, 소비자의 패션 요구에 부응한 두발 제품을 제공할 수 있다.

Description

인공 모발용 섬유, 및 두발 제품{FIBER FOR ARTIFICIAL HAIR, AND HAIRPIECE PRODUCT}

본 발명은, 인공 모발용 섬유 및 이것을 사용한 두발 제품에 관한 것이다.

종래, 가발이나 헤어 위그(hair wig) 등의 두발 제품에는, 합성 섬유제의 인공 모발이 이용되어 왔다. 인공 모발은, 그대로는 직모인 것이 많지만, 최근, 인공 모발의 패션 용도의 확대로 인해, 컬(curl) 등으로 가공 가능한 인공 모발용 섬유가 요구되고 있다.

컬 세트성이 우수한 인공 모발용 섬유로서는, 예를 들면, 난연성 폴리에스테르계 인공 모발이 있다(특허 문헌 1 참조). 이 인공 모발용 섬유는, 내열성이 높기 때문에, 헤어 아이론 등에 의한 고온 가열이 가능하며, 컬성이 우수하다.

그러나, 두발 제품 제조자는, 열손상을 피하기 위하여, 헤어 아이론 등보다 저온인 90∼150 ℃에서 컬 가공을 행하는 경우가 많고, 상기와 같은 난연성 인공 모발용 섬유는 충분히 컬 가공할 수 없는 문제가 있었다.

일본 특허출원 공개번호 2009-235626호 공보

이에, 본 발명은, 컬 등의 가공성이 높은 인공 모발용 섬유를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명은, 인공 모발용 섬유 및 인공 모발용 섬유를 사용한 제품을 제공하는 것이며, 온도에 대한 저장 탄성율 E'에 있어서 90℃에서의 저장 탄성율 E'₉₀과 150℃에서의 저장 탄성율 E'₁₅₀과의 비 E'₉₀/E'₁₅₀이 3∼20의 인공 모발용 섬유이다.

상기 온도에 대한 저장 탄성율 E'의 곡선은, 상기 저장 탄성율 E'가 일정한 유리(glass) 상태 영역과, 상기 유리 상태 영역보다 고온이며, 변화율이 최대가 되는 전이 영역을 가진다. 이 저장 탄성율 E'의 곡선에 대한, 유리 상태 영역을 통과하는 접선과 전이 영역을 통과하는 접선이 교차하는 교점의 온도 좌표가, 180∼240 ℃에 위치하는 것이, 본 발명에 보다 적합하다.

인공 모발 섬유는, 폴리에스테르 수지와, 폴리아미드 수지의 어느 한쪽 또는 양쪽의 열가소성 수지를 주성분으로 하는 수지 조성물로부터 제조되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 수지 조성물을, 노즐공으로부터 용융 토출하여 미연신사를 제조한 후, 상기 미연신사를 연신 처리하여 제조된 인공 모발용 섬유로서, 용융 토출로부터 미연신사를 제조하는 동안에 연신된 배율 D₁과 연신 처리 기간에 연신된 배율 D₂와의 비 D₁/D₂가, 1.5∼14.0이 되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 인공 모발용 섬유를 사용하여 두발 제품을 제조할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 가공성이 높은 인공 모발용 섬유를 제공할 수 있다.

도 1은, 저장 탄성율과 온도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는, 실시예의 인공 모발용 섬유의 점탄성을 나타낸 그래프이다.
도 3은, 비교예의 인공 모발용 섬유의 점탄성을 나타낸 그래프이다.

이하에서, 발명에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하에 나타내는 각 실시예로 한정되는 것은 아니다.

본 발명은, 컬성(스타일링성, 세트성)이 우수한 인공 모발용 섬유를 제공하는 것이다. 인공 모발용 섬유는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 수지 조성물을 방사(紡絲)하여 얻어지는 합성 섬유, 또는 합성 섬유에 처리제 등을 부착시킨 것 등이 있다.

성형 가공은, 인공 모발용 섬유의 제조자, 두발 제품으로 가공하는 가공자, 또는 두발 제품을 구입한 최종 소비자 중 누가 행해도 된다. 예를 들면, 인공 모발용 섬유 또는 두발 제품의 제조자는, 시판 전에 인공 모발용 섬유에 컬 등의 성형 가공을 행한다. 성형 가공은 인공 모발용 섬유를 두발 제품으로 가공하기 전, 두발 제품으로 가공하는 도중, 두발 제품으로 가공한 후의 어느 단계에서 행해도 된다. 그리고, 성형 가공은 컬(웨이브)로 한정되지 않으며, 웨이브를 스트레이트(직모)로 하는 경우도 포함된다.

그 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 헤어 아이론 등의 가열기구를 인공 모발용 섬유에 접촉(가압)시키는 방법, 인공 모발용 섬유를 권심(卷芯)(금속제의 통 등)에 권취한 상태로 열풍에 노출하는 방법, 그 권심 자체를 가열하는 방법 등이 있지만, 일반적으로는, 인공 모발용 섬유를 권취한 권심을, 가열로(오븐) 내에 배치하여 가열하는 방법이 사용된다.

성형용 가열 온도(성형 온도)는 특별히 한정되지 않고, 인공 모발용 섬유의 원료 등에 의해 적절하게 변경할 수도 있지만, 일반적으로는 90∼150 ℃의 범위(성형 온도 영역)이다.

도 1은, 인공 모발용 섬유의 점탄적 성질을 설명하기 위한 모식도이다. 합성 섬유는, 가열에 의해 저장 탄성율 E', 손실 탄성률 E"가 함께 저하되고, 그 변화율이 클수록, 컬 등의 변형이 용이하다. 따라서, 컬 등의 성형을 행하는 성형 온도 영역(도 1의 오븐 컬 온도 영역)에서, 변화율이 큰 것이 인공 모발용 섬유에 적합하다.

도 1의 부호 c는 시판중인 내열성 인공 모발의 탄성률(E', E")의 변화 곡선이다. 내열성 인공 모발은, 내열성을 가지므로, 성형 온도에서의 탄성률(E', E")의 변화가 작고, 컬 등의 성형성이 좋지 못하다. 도 1의 부호 a, b와 같이, 성형 온도에서 탄성률(E', E")이 크게 변화하면, 성형 온도에서 용이하게 변형되어, 성형성도 양호하다.

성형 온도에서 탄성률(E', E")의 변화는, 인공 모발용 섬유의 원료가 되는 수지 조성물의 배합을 변경함으로써, 조정 가능하다. 예를 들면, 유리 전이 온도가 낮은 열가소성 수지를 주원료로 하면, 성형 온도에서 탄성률(E', E")을 크게 변화시킬 수 있지만, 내열성에 뒤떨어지게 된다.

성형 가공 후(시판 후), 최종 소비자가, 개인의 취향에 맞게 두발 제품을 가공하는 경우가 있다(후 성형). 후 성형에는, 시판중인 가열기구(헤어 아이론 등)가 사용되는 경우가 많고, 그 가열 온도는 60℃∼240℃로서 다양하지만, 소비자는 단시간에 강한 세트성을 원하므로, 시판 전의 성형 가공보다 고온(180∼240℃, 후 성형 온도 영역)인 경향이 있다.

곡선 b와 같이, 성형 온도 영역에서의 변화율이 커도, 후 성형 온도 영역(도 1의 아이론 컬 온도 영역)에 이르기 전에, 섬유의 용융 변형이 시작되는 것은, 헤어 아이론에 의한 고온 가공에 견디지 못하여, 섬유의 큰 수축, 섬유의 상함, 끊어짐 등이 일어나는 경우가 있다.

따라서, 곡선 a와 같이, 후 성형 온도 영역에 이르기 전에 용융되지 않고, 또한 성형 온도 영역과 후 성형 온도 영역에서는 변화율이 큰 것이 가장 바람직하다. 그리고, 탄성률(E', E")의 변화는 용융 시에도 크며, 도 1의 a, c는 후 성형 온도 영역에서 용융되며, b는 후 성형 온도 영역에 이르기 전에 용융되고 있다. 통상적인 사용으로, 후 가열 온도 영역을 초과하는 고온에서 인공 모발용 섬유가 가열되지는 않기 때문에, 후 성형 온도 영역에서 변화율이 크면, a, c와 같이, 그 영역에서 용융이 일어나도 상관없다.

인공 모발 분야에서 많이 사용되는 성형 온도는 90∼150 ℃의 영역, 소비자가 좋아하는 후 성형 온도는 180∼240 ℃의 영역이며, 즉 탄성률이 이들 영역에서 크게 변화하는 것이 바람직하다.

탄성률의 변화는 클수록 컬성이 뛰어나지만, 지나치게 큰 변화는 섬유의 수축을 의미한다. 예를 들면, 온도(℃)에 대한 저장 탄성율 E'에 있어서 90℃에서의 저장 탄성율 E'₉₀과 150℃에서의 저장 탄성율 E'₁₅₀과의 비 E'₉₀/E'₁₅₀이 3∼20인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4∼10이다.

E'₉₀/E'₁₅₀이 3 미만이면, 성형 온도 영역(90∼150 ℃)에서의 탄성률의 변화가 작으므로, 컬 성형이 곤란하고, 컬성이 불량하게 된다. 한편, E'₉₀/E'₁₅₀이 20을 초과하면, 섬유가 수축되므로, 컬성이 불량하게 된다. 또한, E'₉₀/E'₁₅₀이 4∼10인 경우, 섬유가 수축하지 않아 우수한 컬성을 실현할 수 있으므로, 특히 바람직하다.

또한, 후 성형을 고려하면, 내열성이 높은 것이 바람직하지만, 내열성이 지나치게 높으면, 후 성형(아이론 컬)을 행할 수 없기 때문에, 결정의 유리 상태가 약화되는 변형 온도가 180∼240 ℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 변형 온도는, 예를 들면, 저장 탄성율의 곡선 중, 저장 탄성율이 일정한 영역(유리 상태 영역)을 통과하는 접선과 상기 영역보다 고온 측에서, 저장 탄성율의 변화율이 가장 큰 전이 영역(또는 저장 탄성율의 변화율이 가장 큰 전이점)을 통과하는 접선과의 교점이 위치하는 온도이다.

전술한 바와 같은 온도·점탄성을 만족시키는 인공 모발용 섬유는, 예를 들면, 섬유의 제조 조건이나, 원료의 배합을 적절하게 조정함으로써 제조할 수 있다.

<수지 조성물>

수지 조성물은, 열가소성 수지를 주성분(함유량 50 질량% 이상)으로 하고, 필요에 따라 난연제, 충전제, 착색제, 노화 방지제 등의 첨가제를 포함하는 것이다. 점탄성(E', E" 등)은, 예를 들면, 2 종류 이상의 열가소성 수지의 배합 비율, 또는 열가소성 수지와 첨가제(난연제, 필러 등)의 배합 비율에 의해 조정할 수 있다. 특히, 유리 전이 온도가 상이한 열가소성 수지를 2 종류 이상 배합함으로써, 성형 온도 영역과 후 성형 온도 영역의 양쪽에서 탄성 변화가 큰 인공 모발용 섬유를 얻을 수 있다.

상기한 방법 이외에도, 섬유의 제조 조건을 조정함으로써, 점탄성을 조정할 수도 있다. 예를 들면, 드래프트 배율과 연신 배율을 적절하게 변경함으로써, 점탄성은 조정 가능하다. 그리고, 드래프트 배율이란, 노즐공으로부터 나온 수지가 냉각될 때까지 연신되는 배율이며, 연신 배율이란, 미연신사가 연신되는 배율(연신 시의 배율)이다.

드래프트 배율과 연신 배율에 대하여, 이하에서 더욱 상세하게 설명한다. 인공 모발용 섬유의 제조 공정에 있어서는, 열가소성 수지를 포함하는 조성물을 가열 용융하여 노즐공으로부터 토출하고, 필요에 따라 가열통을 통과시킨 후, 냉각하여, 미연신사를 얻는다. 노즐공으로부터 토출되고 나서, 냉각되어 미연신사가 될 때까지 연신되는 배율이 드래프트 배율이다. 그리고, 연신되는 배율은, 노즐로부터의 토출 속도에 대한, 미연신사의 인수 속도의 비에 의해 산출할 수 있다.

미연신사는, 섬유의 인장 강도를 향상시키기 위하여, 연신 처리가 행해진다. 연신 처리는, 일단 냉각된 미연신사를, 방출시의 가열 용융 온도보다 낮은 온도에서 가열하면서, 연신하는 공정이며, 미연신사(가열 연신 전)가, 연신 처리될 때까지 연신되는 배율이 연신 배율이다. 이 경우의 연신되는 배율은, 미연신사의 권출(풀어내는) 속도와 연신 처리 후의 실의 권취(감는) 속도의 비에 의해 산출할 수 있다.

<열가소성 수지>

열가소성 수지는 특별히 한정되지 않고, 염화 비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리 락트산 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지 등을 사용할 수 있다. 그러나, 염화 비닐 수지 등, 내열성이 낮은 수지만을 사용하면, 고온(180℃ 이상)의 후 성형에서, 섬유가 열 손상되므로, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 등의 내열성 수지를 단독으로 사용하거나 또는 병용하는 것이 바람직하다.

이들 수지 중에서도, 본 발명은, 특히, 폴리아미드 수지를 주성분으로 하는 폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르 수지를 주성분으로 하는 폴리에스테르계 섬유가 가공성, 강도 등의 면에서 특별히 우수하다.

폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유는, 바람직하게는, 폴리아미드 수지 100 중량부(또는 폴리에스테르 수지 100 중량부)와, 인계 또는 브롬계 난연제 5∼30 중량부와 용융 혼련하여 얻어지는 조성물로 형성된 섬유이다. 이와 같은 경우, 수지와 소정 비율의 인계 또는 브롬계 난연제와의 조합에 의하여, 난연성이 대폭 향상된다.

폴리아미드계 섬유에 사용하는 폴리아미드 수지의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 4,6, 나일론 12, 나일론 6,10, 및 나일론 6,12로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 수지인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 나일론 6,6이다. 나일론 6,6을 사용한 경우, 촉감이 특히 양호하게 된다. 폴리아미드의 중량 평균 분자량(Mw)은, 예를 들면, 1만∼20만의 범위 내의 어느 하나의 값이며, 구체적으로는, 1만, 2만, 4만, 6만, 8만, 10만, 15만, 20만이다.

폴리에스테르계 섬유에 사용하는 폴리에스테르 수지의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 에테르, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등이 있으며, 이들 중에서도, 내열성 등의 점에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 가장 적합하다.

상기 인계 난연제의 종류에 특별히 한정은 없으며, 일반적으로 사용되고 있는 인계 난연제이면 사용할 수 있다. 구체예로서는, 포스페이트계 화합물, 포스포네이트계 화합물, 포스피네이트계 화합물, 포스핀옥사이드계 화합물, 포스포나이트계 화합물, 포스피나이트계 화합물, 포스핀계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 1종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 함께 사용할 수도 있다.

또한, 상기 브롬계 난연제에 특별히 한정은 없고, 일반적으로 사용되고 있는 브롬계 난연제이면 사용할 수 있다. 구체예로서는, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모벤젠, 데카브로모디페닐, 데카브로모디페닐에테르, 비스(트리브로모페녹시)에탄, 테트라브로모 무수 프탈산, 에틸렌비스(테트라브로모프탈이미드), 에틸렌비스(펜타브로모페닐), 옥타브로모트리메틸페닐인단, 트리스(트리브로모네오펜틸)포스페이트 등의 브롬 함유 인산 에스테르계 난연제, 브롬화 폴리스티렌계 난연제, 브롬화 폴리벤질아크릴레이트계 난연제, 브롬화 에폭시계 난연제, 브롬화 페녹시계 난연제, 브롬화 폴리카보네이트계 난연제, 테트라브로모 비스페놀 A, 테트라브로모 비스페놀 A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브로모비스페놀 A-비스(알릴에테르), 테트라브로모 비스페놀 A-비스(하이드록시에틸에테르), 테트라브로모 비스페놀 A 유도체, 트리스(트리브로모페녹시)트리아진 등의 브롬 함유 트리아진계 화합물, 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아누레이트 등의 브롬 함유 이소시아눌산계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

상기 인계 또는 브롬계 난연제의 함유량은, 폴리아미드 100 중량부(또는 폴리에스테르 수지 100 중량부)에 대한 비율이 5∼30 중량부가 되는 양이며, 5∼20 중량부가 되는 양인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 범위 내이면, 충분한 난연성을 확보하면서 각종 물성의 악화를 피할 수 있다.

또한, 폴리아미드 수지 100 중량부(또는 폴리에스테르 수지 100 중량부)에 대한 비율이 0.1∼5 중량부가 되는 양의 미립자를 함유시킬 수도 있다. 미립자를 이와 같은 비율로 포함하게 하면, 섬유 표면에 요철이 형성되는 것에 의해 섬유 표면의 광택이나 윤기를 조절할 수 있는 동시에, 섬유 표면의 표면적을 증대시키고, 그 결과, 섬유의 흡습성을 향상시킬 수 있는 특유의 효과가 얻어진다. 폴리아미드 수지 100 중량부(또는 폴리에스테르 수지 100 중량부)에 대한 미립자의 비율은, 0.2∼3 중량부가 보다 바람직하고, 0.2∼2 중량부가 더욱 바람직하다. 이와 같은 비율의 경우, 상기한 효과가 특히 현저하게 된다.

상기 미립자의 평균 입자직경은, 0.1∼15 ㎛가 바람직하고, 0.2∼10 ㎛가 보다 바람직하고, 0.5∼8 ㎛가 더욱 바람직하다. 이와 같은 범위이면, 광택이나 윤기의 조절 효과가 충분히 크며, 또한 미립자 첨가에 의한 섬유 강도의 저하가 쉽게 생기지 않는다.

상기 미립자는, 유기 미립자일 수도 있고 무기 미립자일 수도 있으며, 유기 미립자와 무기 미립자의 양쪽을 포함할 수도 있다. 유기 미립자는, 폴리아미드 수지나 폴리에스테르 수지에 대하여 적어도 부분적으로 상용(相溶)하지 않는 것이면 되고, 예를 들면, 가교 아크릴 수지나 가교 폴리에스테르 수지로 이루어지는 미립자가 있다.

상기 가교 아크릴 입자는, 아크릴계 단량체와 가교제를 수분산시키고, 가교 경화시킴으로써 얻어진다. 여기서 사용되는 아크릴계의 단량체로서는, 아크릴산, 아크릴산의 유도체, 예를 들면, 아크릴산 메틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산 헥실, 아크릴산 시클로헥실, 아크릴산 하이드록시에틸, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드; 또는 메타크릴산, 메타크릴산의 유도체, 예를 들면, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 부틸, 메타크릴산 헥실, 메타크릴산 글리시딜, 메타크릴산 벤질, 메타크릴산 시클로헥실, 메타크릴산 N-비닐-2-피롤리돈, 메타크릴로니트릴, 메타크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, 메타크릴산 2-하이드록시에틸 등의 1분자 중에 1개의 비닐기를 가지는 비닐계 단량체를 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 된다.

상기 가교 폴리에스테르 입자는, 불포화 폴리에스테르와 비닐계 단량체를 수분산시키고, 가교 경화시킴으로써 얻어진다. 여기서 사용되는 불포화 폴리에스테르로서는, 특별히 한정은 없으며, 예를 들면, α,β-불포화산 또는 그것과 포화산과의 혼합물과 2가 알콜올 또는 3가 알코올을 중합시킨 것 등이 있다. 불포화산으로서는, 예를 들면, 푸마르산, 말레산, 이타콘산 등이 있고, 포화산으로서는, 예를 들면, 프탈산, 테레프탈산, 숙신산, 글루타르산, 테트라하이드로프탈산, 아디프산, 및 세바스산 등이 있다. 또한, 2가 알콜 및 3가 알코올로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,6-헥산디올, 트리메틸올프로판 등이 있다. 한편, 비닐계 단량체로서는, 특별히 한정은 없으며, 예를 들면, 스티렌, 크롤로스티렌, 비닐톨루엔, 디비닐벤젠, 아크릴산, 메틸아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 에틸아크릴레이트, 및 디알릴프탈레이트 등이 있다.

또한, 상기 가교제로서는 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 가지는 단량체이면 어느 것이라도 되지만, 1분자 중에 2개의 비닐기를 가지는 것이 바람직하다. 가교제로서 바람직한 단량체로서는, 예를 들면, 디비닐벤젠, 글리콜과 메타크릴산 또는 아크릴산과의 반응 생성물, 예를 들면, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트 등이 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 가교제의 첨가량은, 상기 아크릴계 단량체 100 중량부에 대하여 0.02∼5 중량부가 바람직하다. 중합 개시제로서는, 과산화물계 라디칼 중합 개시제가 바람직하고, 예를 들면, 과산화 벤조일, 과벤조산 2-에틸헥실, 과산화 디tert-부틸, 큐멘 하이드로퍼옥시드, 메틸에틸케톤퍼옥시드 등이 있다. 라디칼 중합 개시제는, 상기 아크릴계 단량체 100 중량부에 대하여 0.05∼10 중량부 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 무기 미립자로서는, 섬유의 투명성, 발색성에 대한 영향을 고려하여, 폴리아미드 및/또는 인 함유 난연제의 굴절률에 가까운 굴절률을 가지는 것이 바람직하고, 예를 들면, 탄산칼슘, 산화 규소, 산화 티탄, 산화 알루미늄, 산화 아연, 탈크, 카올린, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 마이카 등이 있다.

또한, 전술한 미립자나 난연제 이외에도, 난연 조제, 내열제, 광 안정제, 형광제, 산화 방지제, 대전 방지제, 가소제, 윤활제, 열가소성 수지 이외의 수지 등을 함유시킬 수 있다. 안료 등의 착색제를 함유시킴으로써, 사전에 착색된 섬유(이른바 원착 섬유)를 얻을 수 있다.

<제조 공정>

이하에서, 합성 섬유의 제조 공정의 일례를 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 등의 열가소성 수지에, 전술한 난연제나 입자 등의 첨가제를 원하는 비율로 사전에 드라이 브렌딩한 후, 혼련기를 사용하여 용융 혼련한다. 용융 혼련하기 위한 장치로서는, 각종 일반적인 혼련기를 사용할 수 있다. 용융 혼련으로서는, 예를 들면, 1축 압출기, 2축 압출기, 롤, 밴버리 믹서, 니더 등이 있다. 이들 중에서는, 2축 압출기가, 혼련도의 조정, 조작의 간편성의 점에서 바람직하다. 용융 혼련에 의해 얻어진 혼련물을 용융 방사법에 의해 용융 방사함으로써 제조할 수 있다.

용융 방사는, 예를 들면, 압출기, 기어 펌프, 마우스피스 등의 용융 방사 장치의 온도를 270∼310 ℃로 하여 용융 방사하고, 방출사조를, 가열통을 통과시킨 후, 유리 전이점 이하로 냉각하고, 50∼5000 m/분의 속도로 거두어 들임으로써 방출사를 얻을 수 있다. 또한, 방출사조를 냉각용의 물을 넣은 수조에서 냉각하고, 섬도(纖度)의 컨트롤을 행할 수도 있다. 가열통의 온도나 길이, 냉풍탑의 온도나 부착량, 냉각수조의 온도, 냉각 시간, 거두어들이는 속도는, 토출량 및 마우스피스의 구멍의 개수에 의해 적절하게 조정할 수 있다.

용융 방사 시에, 노즐공이 특수한 형상인 방사 노즐을 사용하고, 인공 모발용 섬유의 단면 형상을 누에고치형, Y형, H형, X형 등의 이형(異形)으로 할 수도 있다.

얻어진 미연신사는, 섬유의 인장 강도를 향상시키기 위해 열 연신 처리를 행한다. 열 연신 처리는, 미연신사를 일단 보빈에 권취한 후에 용융 방사 공정과는 다른 공정에 의해 연신되는 2공정법이나, 보빈에 권취하지 않고 용융 방사 공정으로부터 연속하여 연신하는 직접 방사 연신법의 어느 방법을 사용해도 된다. 또한, 열 연신 처리는, 한번에 목적으로 하는 연신 배율까지 연신하는 1단 연신법, 또는 2회 이상의 연신에 의해 목적으로 하는 연신 배율까지 연신하는 다단 연신법에 의해 행해진다. 열 연신 처리에 있어서의 가열 수단으로서는, 가열 롤러, 히트 플레이트, 스팀 제트 장치, 온수조 등을 사용할 수 있고, 이들을 적절하게 병용할 수도 있다.

합성 섬유의 섬도는, 30∼80 dtex, 바람직하게는 35∼75 dtex가, 인공 모발의 용도에 적합하다. 합성 섬유 중, 폴리아미드계 섬유는, 비권축 생사상의 섬유이며, 그 섬도는, 통상 10∼100 dtex이며, 30∼80 dtex가 보다 바람직하고, 35∼75 dtex인 것이 더욱 바람직하다.

<후처리>

제조된 합성 섬유는, 그대로 인공 모발용 섬유로서 사용할 수도 있지만, 실리콘 등의 유제를 포함하는 처리제를 도포하여, 촉감 등을 개량할 수도 있다. 처리제의 도포는, 합성 섬유를 두발 제품으로 가공하기 전, 가공하는 도중, 또는 가공 후의 어느 단계에서 행해도 되지만, 두발 제품으로 가공하는 도중의 도포가, 작업성, 균일 도포성 등의 점에서 보다 적합하다.

인공 모발용 섬유는, 단독으로 두발 제품(두식 제품)에 사용할 수도 있지만, 인모나 다른 인공 모발을 혼합하여 사용할 수도 있다. 두발 제품은, 위그(가발), 헤어피스(hairpiece), 블레이드, 붙임머리(hair extension), 인형의 두발 등이며, 인공 모발용 섬유의 용도는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 두발 제품 이외에도 붙임 수염, 붙임 속눈썹, 붙임 눈썹 등에 사용할 수도 있다.

[실시예]

실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.

<제조 공정>

이하에서, 실시예에 따른 모발용 섬유 다발의 제조 방법에 대하여 설명한다. 폴리아미드계 섬유(또는 폴리에스테르계 섬유)는, 이하의 방법으로 제조했다. 먼저, 함유하는 수분량이 100 ppm 이하가 되도록, 원료로서의 폴리아미드 수지(또는 폴리에스테르 수지), 인계 또는 브롬계 난연제, 및 미립자를 각각 건조시켰다.

원료로서는 하기의 것을 사용하였다.

나일론 6: 우베 흥산 가부시키가이샤, 1013B

나일론 6,6: 도레이 가부시키가이샤, CM3001-N

인계 난연제: 다이하치 화학공업 가부시키가이샤, PX-200

브롬계 난연제: 알베말 일본 가부시키가이샤, HP-7010

미립자: 가교 아크릴 입자, 평균 입자직경 1.8㎛, 소켄 화학 가부시키가이샤

폴리에스테르(PET): 미쓰비시 화학 가부시키가이샤, BK-2180

원료의 배합(질량비)을 하기 표 1에 나타낸다.

[표 1]

다음으로, 건조한 원료에 소정량의 착색용 펠릿을 추가하여, 표 1에 나타낸 각각의 혼합 종류, 혼합 비율을 가지고 드라이 블렌딩했다. 드라이블렌딩된 것을 280℃의 온도에서 용융 혼련했다. 그리고, 혼련물을 펠릿 성형체로서 성형했다. 용융 혼련, 및 펠릿 성형은, 2축 압출기에 의해 실행하였다.

이 펠릿 성형체를, 함유하는 수분량이 100 ppm 이하가 되도록 건조한 후, 용융 방사기에 의해 미연신사로 성형했다. 보다 구체적으로는, 용융 방사기에 있어서의 방사 마우스피스의 노즐은, 그 구멍이 원형 단면을 이루고 있고, 또한 노즐공 직경이 0.5 ㎜인 것을 사용하였다. 이 용융 방사기에 의하여, 온도를 280℃로 한 상태에서, 상기 노즐공로부터 펠릿 성형체의 용융 폴리머를 토출하였다. 그리고, 토출한 용융 폴리머는, 마우스피스 하 30 ㎜에 위치하는 50℃의 수욕층에서 냉각하고, 권취하였다. 이와 같이 하여, 미연신사를 얻었다. 드래프트 배율은, 미연신사의 권취 속도를 변경함으로써 조정하였다.

이어서, 얻어진 미연신사를 4배로 연신시킨 후, 열처리했다. 그리고, 30 m/분의 속도를 가지고 권취함으로써, 폴리아미드(또는 폴리에스테르)를 주체로 하여 구성된 섬유를 얻었다. 상기 미연신사의 연신, 및 열처리에 있어서는, 각각 85℃, 및 200℃로 가열된 히트 롤을 사용하였다. 이로써, 실시예 1∼4 및 비교예 1∼2에 따른 섬유를 얻었다. 그리고, 연신 배율은, 미연신사의 권출 속도를 변경함으로써 조정하였다.

실시예 1∼4, 비교예 1∼2의 섬유에 대하여, 하기의 평가 시험을 행하였다.

<오븐 컬성>

오븐 컬성은, 길이 50 cm의 섬유를 묶은 섬유 다발 2그램을, 20 ㎜φ의 알루미늄제 통에 권취하면서 양단을 고정하고, 100℃의 공기 순환식 오븐에 투입하여 30분간 가열하였다. 이어서, 알루미늄통(섬유를 권취한 채로)을 온도 23℃, 상대 습도 50%의 항온실에 24시간 방치했다. 그 후, 스테인레스통으로부터 섬유 다발을 분리하고, 한쪽 단을 고정하여 매달았다. 그 밑동으로부터 선단까지의 길이를, 컬 전의 전체 길이(50 cm)로 나눈 값으로 평가했다. 값이 작을수록 컬이 많이 된 것이다. 평가는, 이하의 기준으로 행하였고, 우량과 양이 합격값이다.

우량 값이 0.75 미만

양 값이 0.75 이상 0.85 미만

불량 값이 0.85 이상

<가공성>

가공성은, 섬유의 제조 공정(방사, 연신)에 있어서의 실 끊김의 빈도를 조사하여, 이하의 기준으로 평가했다. 우량과 양이 합격값이다.

우량 실 끊김 없음

양 30분에 1회 정도의 실 끊김은 있지만, 제품의 품질 상 문제 없음

불량 실 끊김이 많고 제조 곤란

<물성>

JIS-L1069에 준거해 10개의 섬유를 무작위로 선택하여 인장 시험을 행하고, 평균값을 구하였다. 시험 온도 23℃, 상대 습도 50%, 인장 속도 200 ㎜/min, 공간 거리(척 사이의 거리) 200 ㎜에서 행하였다. 인장 강도(cN/dtex)가 1.0 이상 2.0 이하인 것을 우량, 인장 강도(cN/dtex)가 0.5 이상 3.0 이하인 것을 양, 인장 강도(cN/dtex)가 0.5 미만, 또는 3.0을 초과하는 것을 불량으로 하였다.

<동적 점탄성>

주파수 1.0 Hz, 개시 온도 30℃, 종료 온도 260℃, 승온 속도 2℃/분의 측정 조건에서, 동적 점탄성(신장 탄성률)을 측정하였다. 측정 기기는 에스아이아이·나노테크놀로지사에서 제조한 DMS6100을 사용하였다. 그리고, 섬유는, 척 사이의 거리를 3 ㎜로 하고, 40개의 섬유가 배열된 다발을 협지하여 측정하였다.

상기 각 시험의 측정 결과를, 수지의 종류, 드래프트 배율, 연신 배율 등의 제조 조건과 함께, 하기 표 2에 기재하였다.

[표 2]

드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(드래프트 배율/연신 배율)를, 1.5∼14.0으로 하고, 저장 탄성율의 비(E'₉₀/E'₁₅₀)가 3∼20인 실시예 1∼4는, 오븐 컬성, 가공성뿐만 아니라, 강도도 우수했다. 이들 중에서도, 저장 탄성율의 비(E'₉₀/E'₁₅₀)가 4∼10인 실시예 1, 4는, 오븐 컬성에 있어서, 특히 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(D₁/D₂)가 1.5 미만이면, 연신 시에 미연신사를 지나치게 연신하여 실이 끊어지기 쉬우므로, 가공성이 악화되는 경향이 있다. 한편, 드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(D₁/D₂)가 14.0을 초과하면, 연신 처리(미연신사의 연신)가 충분히 행해지지 않아서, 인장 강도는 작아지는 경향이 있다.

실시예 5에서는, 저장 탄성율의 비(E'₉₀/E'₁₅₀)가 3.6이며, 오븐 컬성 및 가공성은 우량하지 않고 양이었지만, 이 범위에서도 충분히 사용 가능한 범위 특성을 가지고 있다. 또한, 실시예 5는, 드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(D₁/D₂)가 1.5이기도 하며, 이 드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(D₁/D₂)가 1.5에 있어서도 가공성이 양인 범위이며, 사용 가능한 범위 특성을 가지고 있다.

실시예 6에서는, 저장 탄성율의 비(E'₉₀/E'₁₅₀)가 18.5이며, 오븐 컬성 및 물성(인장 강도)은 우량하지 않고 양이었지만, 이 범위에서도 충분히 사용 가능한 범위 특성을 가지고 있다. 또한, 실시예 6은, 드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(D₁/D₂)가 12이기도 하며, 이 드래프트 배율 D₁의 연신 배율 D₂에 대한 비(D₁/D₂)가 12에 있어서도 인장 강도(물성)가 양인 범위이며, 사용 가능한 범위 특성을 가지고 있다.

이에 비해, 저장 탄성율의 비(E'₉₀/E'₁₅₀)가 3 미만인 비교예 1은, 오븐 컬성이 뒤떨어지고, 저장 탄성율의 비(E'₉₀/E'₁₅₀)가 20을 초과한 비교예 2는, 오븐 컬성뿐만 아니라, 강도도 불량이었다.

실시예 1의 동적 점탄성의 측정 결과를 도 2에, 비교예 1의 동적 점탄성의 측정 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 인공 모발용 섬유는, 240℃의 고온에서도 용융되지 않고, 저장 탄성율 E'가 유지되고, 내열성이 매우 높은 것이 확인되었고, 내열성이 지나치게 높기 때문에, 성형 온도 영역(90∼150 ℃)뿐만 아니라, 후 성형 온도 영역(180∼240 ℃)에서도 용융 되지 않고, 저장 탄성율 E', 손실 탄성률 E"의 변화가 작았다. 이에 비해, 실시예 1의 인공 모발용 섬유는, 성형 온도 영역, 후 성형 온도 영역 모두에서, 변화율이 크고, 성형성이 매우 높은 것이 확인되었다.

도 2, 3의 부호 M₁은, 온도에 대한 저장 탄성율 E'의 곡선 중, 저장 탄성율 E'가 일정하며, 결정 상태가 유리 상태인 영역(유리 상태 영역)을 통과하는 접선을 나타내고, 도면의 부호 M₂는 유리 상태 영역보다 고온 측에서, 변화율이 최대가 되는 전이 영역을 통과하는 접선을 나타내고 있다. 이 저장 탄성율 E'의 곡선에 대한, 유리 상태 영역을 통과하는 접선 M₁과 전이 영역을 통과하는 접선 M₂가 교차하는 교점 P에서, 결정 상태가 약화되어, 용융이 개시된다. 도 2를 보면, 실시예 1의 인공 모발용 섬유는, 교점 P의 온도 좌표가 180∼240 ℃의 범위에 있어, 시판중인 헤어 아이론(가열 온도 240℃ 이하)에 의해 가공이 가능한 것을 알 수 있다. 이에 비해, 비교예 1은 교점 P의 온도 좌표가 240℃를 초과한 위치에 있고, 시판중인 헤어 아이론에 의해서도 가열 변형되기 어려운 것이 확인되었다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 의한 인공 모발용 섬유의 용도는 특별히 한정되지 않고, 가발, 헤어피스(hairpiece), 블레이드, 붙임 머리 등의 두발 장식용, 또는 인형의 두발(돌 헤어)용 등의 각종 두발 제품에 사용할 수 있다.

Claims (7)

1. 온도에 대한 저장 탄성율 E'에 있어서 90℃에서의 저장 탄성율 E'₉₀과 150℃에서의 저장 탄성율 E'₁₅₀과의 비 E'₉₀/E'₁₅₀이 3∼20인, 인공 모발용 섬유.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도에 대한 저장 탄성율 E'의 곡선은, 상기 저장 탄성율 E'가 일정한 유리(glass) 상태 영역과, 상기 유리 상태 영역보다 고온이며, 변화율이 최대가 되는 전이 영역을 가지고,
   상기 저장 탄성율 E'의 곡선에 대한, 상기 유리 상태 영역을 통과하는 접선과 상기 전이 영역을 통과하는 접선이 교차하는 교점의 온도 좌표가, 180∼240 ℃에 위치하는, 인공 모발용 섬유.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   폴리에스테르 수지와, 폴리아미드 수지의 어느 한쪽 또는 양쪽의 열가소성 수지를 주성분으로 하는 수지 조성물로부터 제조된 인공 모발용 섬유.
4. 제3항에 있어서,
   상기 수지 조성물을, 노즐공으로부터 용융 토출하여 미연신사(未延伸絲)를 제조한 후, 상기 미연신사를 연신 처리하여 제조된 인공 모발용 섬유로서,
   용융 토출로부터 미연신사를 제조하는 동안에 연신된 배율 D₁과, 연신 처리 기간에 연신된 배율 D₂와의 비 D₁/D₂가, 1.5∼14.0인, 인공 모발용 섬유.
5. 제1항 또는 제2항에 기재된 인공 모발용 섬유를 사용한, 두발 제품.
6. 제3항에 기재된 인공 모발용 섬유를 사용한, 두발 제품.
7. 제4항에 기재된 인공 모발용 섬유를 사용한, 두발 제품.

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