KR102078793B1

KR102078793B1 - 킨키 텍스처 및 나선형 회전 꼬임으로 경사 길이 특성이 구현된 필라멘트들의 연속 스트랜드 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102078793B1
Application number: KR1020190005956A
Authority: KR
Inventors: 이해주
Original assignee: 주식회사 와이지켐
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-02-19
Also published as: KR20190087336A; US11060209B2; EP3741243A2; WO2019143132A3; CN111050585B; EP3741243A4; US20200397079A1; CN111050585A; WO2019143132A2; ZA202001051B

Abstract

나선형 회전 꼬임에 의한 경사 길이 효과가 내재화되어 있으며 불규칙한 자기 열수축에 의한 미세 텍스처를 갖는 1종의 필라멘트들을 포함하는 길이 방향으로 연장된 형태를 갖는 스트랜드가 개시된다. 상기 스트랜드의 필라멘트들은 흑인 자연모에 매우 유사한 자연스러운 곱슬거림(coiling) 특성을 나타내는데, 이러한 특성은 필라멘트들이 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들(projections)이 이루는 3차원 파형을 가지며, 더구나 이러한 파형이 프랙탈 구조 특성 및 미세한 킨키 텍스처를 나타내는 사실에 기인한다.

Description

킨키 텍스처 및 나선형 회전 꼬임으로 경사 길이 특성이 구현된 필라멘트들의 연속 스트랜드 및 이의 제조방법{Continuous strand of filaments having kinky texture and gradient-lengths effect produced by spiral rotation twist, and method of preparing the same}

본 발명은 흑인들의 모발 특성을 모방한 가발용 필라멘트들의 연속 스트랜드에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 흑인들의 곱슬곱슬한 모발 특성을 아주 유사하게 모방하기 위하여 킨키 텍스처, 및 나선형 회전 꼬임(spiral rotation twist)(이하, 간단히 나선형 꼬임(spiral twist)으로도 지칭됨)을 통하여 비정 효과(pencil effect)(이하, 경사 길이 효과(gradient-lengths effect: GLE)로도 지칭됨)가 구현된 모노필라멘트들의 연속적인 스트랜드(continuous strand)에 관한 것이다.

가발은 인종, 나이, 및 성별에 따라 다양한 제품들이 제시되고 있으며, 사용 목적에 따라 특정된 형태나 형상을 갖도록 선택된다.

현재 매우 다양한 형태 또는 형상을 갖는 흑인용 가발이 제안되고 있으며, 주로 컬 또는 웨이브를 위주로 스타일을 연출하는 컬 제품류, 및 텍스처 패턴을 기초로 하여 스타일을 구현하는 브레이드 제품류가 제시되고 있다. 최근에는 텍스처를 갖는 브레이드류에 컬과 웨이브 등을 부여한 스페셜 브레이드(SB: special braid) 제품이 제시되었으며, 대부분의 브레이드 제품류 시장이 이쪽으로 이동하고 있다.

흑인 가발용 중에 기본이 되는 제품은 "브레이드"류이다. 이는 착용자의 진모에 꼬아서 연결하거나(twisting extension), 땋아서 연결하거나(braiding extension), 묶어서 연결하거나(tying extension) 혹은 비비면서 묶는(rubbing extension) 방식 등으로 착용하는 제품이다. 이 제품은 흑인 자연모를 모방하기 위해서 그리고 연결 부착 용이성을 위하여 3차원(3D) 나선형(또는 코일형)이면서 불규칙하고 미세한 텍스처를 기본적으로 갖는다.

이렇듯 흑인용 가발 시장에서 가장 기본적이고 대중적인 브레이드 제품류가 텍스처의 다양성을 추구하는 이유는 불규칙하고 킨키한 곱슬성(kinky coiling)을 갖는 흑인들의 자연모(또는 진모) 특성을 비슷하게 모방하기 위해서이다. 특히, 흑인 소비자들이 가발을 착용하였다는 느낌이 들지 않도록 진모(real hair)와 가모(false hair)의 연결 부분이 자연스럽고 연결 부착을 용이하게 하기 위해서는 브레이드 제품이 흑인 자연모와 유사한 킨키한 곱슬성(kinky coiling)을 갖도록 하는 것이 중요하다. 이 연결부착 용이성은 브레이드를 접착제나 바느질로 부착하는 방식이 아니고, 작용자의 자연모와 브레이드를 같이 꼬거나 브레이딩하여 연결 부착하는 방식이어서 킨키 곱슬성이 부족하면 착용자의 자연모와 브레이딩하는 과정에서 엉킴성이 부족해 연결 부착하기 어려워진다. 또한, 킨키 곱슬성은 가발 단부의 미용 정리를 위해 러빙으로 단부 로킹(end-locking) 시에 혹은 모노필라멘트들을 스트랜드에서 풀어서 리브레이딩(rebraiding)시에 작업 편리성에 크게 기여하는 물성이다.

일반적으로 미용사가 수십 가닥의 브레이딩을 하기 위해서는 수 시간이 소요되는데 이 과정에서 스트랜드 내의 대부분의 필라멘트들이 동일한 텍스처 특성을 갖지 못하면 브레이딩 작업이 매우 불편해진다. 즉, 가발용 스트랜드를 이루는 모든 또는 적어도 대부분의 필라멘트들이 킨키 곱슬성을 갖는 텍스처를 가져야 한다. 이것은 흑인용 브레이드 제품의 브레이딩 편리성뿐만 아니라 제품의 심미성에도 크게 기여한다.

또한, 대부분의 가발 스타일에 많은 영향을 주는 주요 특징중의 하나는 자연스러운 헤어스타일을 연출하는 데 도움이 되는 소위 비정 효과(pencil-shape effect), 즉 "경사 길이 효과(GLE)"이다. 이는 가발용 스트랜드를 이루는 필라멘트들의 선단부(착용자의 진모와 연결된 필라멘트의 단부의 반대측 단부, 즉 착용자의 모근으로부터 가장 먼 최하단부)들이 동일 또는 일정한 길이를 갖는 것이 아니라 자연스러운 헤어스타일을 연출하는데 도움이 되도록 불균일한 길이를 갖는 것을 의미한다. 구체적으로는, 이 효과는 스트랜드의 필라멘트들을 함께 길이 방향으로 펴서 정렬시켰을 때 스트랜드의 중심(core) 부분에 위치하는 필라멘트의 길이가 가장 짧고, 스트랜드의 외각(sheath) 부분으로 갈수록 필라멘트 길이가 긴 경사도(gradient)를 갖는 것을 의미한다. 그 결과 필라멘트들의 선단부들을 펴서 스트랜드의 길이방향 중심선으로 모았을 때, 선단부들이 뽀족한 연필 형상과 같은 테이퍼링된 형상을 나타낸다.

상기한 흑인용 가발의 헤어 스타일에 있어서 중요한 두 가지 특성, 즉 킨키한 곱슬성을 갖는 텍스처 및 자연스러운 경사 길이 효과(GLE)를 동시에 구현한 스페셜 브레이드 가발류를 제조하기 위한 시도가 지금까지 계속되어 왔다. 상기한 킨키 곱슬 텍스처 및 경사 길이 효과를 동시에 구현하기 위하여 크게 두 가지 방법이 시도되어 왔다.

첫 번째 방법은 열가소성 폴리머의 열변형 특성을 이용해 원하는 텍스처를 부여하는 요철 형상의 압착롤을 갖는 크림프 머신으로 모노필라멘트들(합사 토우 상태)을 프레스 가공하여 크림프 텍스처링된 필라멘트들을 얻는 방법이다. 이어서 이들을 원하는 길이로 재단한 후 하클(hackle: 큰 빗)로 빗질하여 같은 길이의 필라멘트들을 길이 방향으로 배열하되 비정렬 상태로 한다. 이에 의하여 상기한 "경사 길이 효과(GLE)"를 갖는 자연스러운 모발들의 선단 부분을 연출한다. 이후 필요한 굵기의 스타일을 연출하기 위하여 일정량으로 계량된 필라멘트들을 알루미늄 파이프에 감은 후, 열풍 건조기를 이용하여 열변형 온도에서 컬이나 웨이브 세팅을 하여 컬 브레이드 제품을 만든다. 그러나 이러한 크림프 텍스처는 매우 규칙적인 마이크로컬 및/또는 웨이브와 같은 몰드 패터닝(mold patterning) 또는 몰드 텍스처 특성을 나타내기 때문에 나선형(spiral) 꼬임 효과를 갖지 않을 뿐만 아니라 미세하고 불규칙한 킨키 텍스처와는 매우 다른 텍스처이다.

두 번째 방법은 모노필라멘트들을 재단한 후 열풍 건조기에서 열변형 온도보다 높은 온도에서 필라멘트들을 과수축시켜 텍스처를 형성하는 방법이다. 이어서 필라멘트들을 일정량씩 계량하여 원하는 굵기의 번들로 하고, 이를 경사 길이 효과없이 컬 및/또는 웨이브 세팅을 한다. 이에 의하여 얻어진 텍스처는 불규칙적인 자기 텍스처(self-texture)이긴 하지만, 그 미세함이나 불규칙한 정도가 미세하고 불규칙한 킨키 텍스처의 수준에는 크게 미치지 못하며 나선형 꼬임 효과가 없고, 하클 빗질시 엉킴(tangling)이 유발되어 위치 비정렬 배열을 통한 경사길이 효과를 얻기 어려워 만족스럽지 못하다.

이 두 가지 방법의 문제점을 설명한다. 첫 번째 방법에서 압착 크림프에 의해 형성된 텍스처는 이후 컬이나 웨이브 세팅을 위해 알루미늄 파이프 와인딩 작업이나 브레이딩 등의 과정 중 걸리는 필라멘트 길이 방향의 장력(tension)으로 인해 대부분 소실되어 버리며, 컬 세팅 과정 동안 가해지는 열에 의해 더욱더 텍스처가 소실된 상태로 헤어 스타일이 완성되기 때문에 킨키성 및 경량성을 확보하기 어렵다.

두 번째 방법에서는 필라멘트들이 용융되지 않을 정도로 가열하고 잔류수축률을 이용하여 과수축에 의한 텍스처를 어느 정도 유도할 수 있다. 이 텍스처는 크림프에 의한 텍스처에 비해 열변형 온도보다 높은 온도에서 수축을 유도하여 얻은 것으로서 후공정인 컬가공 온도(열변형온도)에서 그 텍스처 형상 유지력이 개선될 수 있어 벌키성 텍스처를 유지할 수 있다. 그러나 이러한 벌키 텍스처는 여전히 미세하고 불규칙한 킨키 텍스처를 달성하기 어렵기 때문에 흑인 자연모에 유사한 특성을 표현하기에는 크게 부족한 상황이다.

또한, 이러한 과수축을 위한 열처리에서 생산성을 고려해서 한 번에 다량의 필라멘트들을 열처리한 후, 경사 길이 효과를 위하여 하클을 이용한 빗질을 하지만 자연 과수축된 필라멘트들은 열수축하면서 필라멘트끼리 엉겨붙어 빗질하기 어려운 상태가 되어 자연스러운 스타일을 위한 필라멘트들의 경사 길이 효과(GLE)를 달성하기 어렵다. 따라서 이러한 과수축에 의해 유도된 벌키 텍스처를 갖는 필라멘트들은 그 상태 그대로 제품화하기 어렵다. 그 대신 경사 길이 효과(GLE)는 포기한 채 일정량을 계량해서 후가공에 의한 컬 또는 웨이브를 형성시켜 컬 또는 웨이브성 브레이드류를 만들 수 있을 뿐이다. 또한, 이 공정에 의한 제품은 미세하고 불규칙한 나선형 코일링에 의한 킨키 텍스처를 발현하기 어렵다.

한편, 가발 제조 공정은 노동집약적 공정이어서 인건비 상승의 영향을 직접적으로 받고 있으며 수작업 생산에 따른 품질 균일성이 낮아지는 문제가 심각하다.

일본 특개평 6-287801은 잔류 수축률이 5~70％인 섬유를 90~150℃의 건열 또는 70~100℃의 습열로 처리하는 것을 특징으로 하는 인형 모발용 권축 섬유의 제조방법을 개시한다.

일본 특개평 9-302513은 잔류 수축률이 서로 다른 2종 이상의 아크릴계 섬유나 폴리염화비닐계 섬유를 혼합하여 얻은 혼합 섬유를 건열처리하거나 습열처리하여 불규칙한 텍스처를 갖는 인공 모발용 권축 섬유 제조 방법을 개시한다.

미국 특허 3,910,291호는 다양한 방향으로 연장하는 다수의 합성 섬유사로서, 각각의 합성 섬유사가 다양한 크기의 복수의 작은 파동(wave)을 갖도록 형성된 다수의 합성 섬유사를 포함하는 가발용 인조 헤어를 개시한다. 이 특허는 로프제조 방식처럼 다수의 섬유사들을 포함하는 스트랜드들 사이에 강한 꼬임을 줌으로써 미세한 웨이브를 얻는 방법을 이용한다.

일본 특허공개 2002-317333은 폴리알킬렌테레프탈레이트 또는 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 하는 공중합 폴리에스테르(A) 80~40중량％과 폴리아릴레이트(B) 20~60중량％을 함유하는 조성물을 이용하여 용융방사하고 연신한 후에 2단계의 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 열수축성 폴리에스테르계 인공 모발 제조 방법을 개시한다.

상기한 종래의 제조 방법은 서로 다른 섬유의 수축률 차이를 이용하여 불규칙한 텍스처를 유도하거나 또는 강한 꼬임을 줌으로써 미세한 파형을 얻는 방법이지만, 흑인 자연모에 유사한 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들(windings)이 이루는 파형이 나타내는 킨키 텍스처 및 나선형 회전 꼬임으로 발현되는 경사 길이 효과를 모두 갖는 필라멘트들의 스트랜드를 제공할 수 없다. 따라서 흑인 자연모에 유사한 가발 제품을 경제적으로 제조할 수 있도록, 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들이 이루는 파형이 나타내는 킨키 텍스처 및 나선형 회전 꼬임으로 발현되는 경사 길이 효과를 모두 갖는 필라멘트들 또는 이들로 이루어진 스트랜드에 대한 필요성은 여전히 존재한다.

본 발명의 일 목적은, 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들이 이루는 파형이 나타내는 킨키 텍스처 및 나선형 회전 꼬임으로 발현되는 경사 길이 효과를 모두 갖음으로써 흑인 자연모에 유사한 텍스처를 갖는 필라멘트들의 스트랜드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 스트랜드를 이용한 가발을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 스트랜드의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은,

일정한 외형을 갖고 일 방향으로 연장된 스트랜드로서,

상기 스트랜드는 비결정성 유기 폴리머, 반결정성 유기 폴리머, 또는 이들의 알로이를 포함하는 40 내지 4000개의 필라멘트들을 포함하며,

상기 스트랜드 단면의 외경 D는 0.2 cm 이상 3.0 cm 이하이고,

상기 스트랜드는 전체적으로 나선형 회전 꼬임에 의한 나선형 파형(spiral wave)을 나타내며, 이때 상기 스트랜드의 1 미터당 나선형 회전 꼬임수를 R(단위: 회전수/m)이라고 할 때, 상기 D와 상기 R의 곱(product) D*R은 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하이고,

상기 스트랜드의 상기 필라멘트들 각각은 30 내지 180 denier의 굵기를 가지며, 상기 필라멘트들 각각은 열수축에 의하여 형성된 모양과 크기가 일정하지 않은 복수 개의 굴곡부들을 형성하며, 상기 굴곡부들이 이루는 파동(wave)을 주사형 전자사진 현미경으로 관찰할 때 상기 파동은 진폭과 파장이 일정하지 않은 불규칙한 파동 형태를 나타내며,

이때, 상기 굴곡부들의 전체 갯수를 N, i번째 굴곡부의 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형의 밑변 길이를 Wi, i번째 굴곡부의 상기 삼각형의 높이를 Hi, 상기 밑변 길이의 평균 Mw = sum(Wi,1≤i≤N)/N, 상기 높이의 평균 Mh = sum(Hi, 1≤i≤N)/N. Mw 및 Mh로부터 각각 +/-P % 이상 벗어난 굴곡부들의 백분율을 나타내는 함수 IR(P)를 각각 IRw(P) = sum(F(Wi),1≤i≤N)/N 및 IRh(P) = sum(F(Hi),1≤i≤N)/N으로 정의할 때, IRw(0.05)≥0.05, 또는 IRh(0.05)≥0.05의 조건을 만족하는 불규칙한 텍스처를 갖는 스트랜드를 제공한다:

이때, 함수 IRw(P)의 정의에서 x≥(1+P)*Mw 또는 x≤(1-P)*Mw의 경우 F(x) = 1, 그 외의 경우, F(x) = 0이고;

함수 IRh(P)의 정의에서 x≥(1+P)*Mh 또는 x≤(1-P)*Mh의 경우 F(x) = 1, 그 외의 경우, F(x) = 0이며,

상기 함수 IR(P) 값은 랜덤하게 샘플링된 30cm 길이의 상기 스트랜드의 랜덤한 위치에서 랜덤하게 샘플링된 10개의 필라멘트들의 각 필라멘트에서 관찰되는 상기 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 빗변의 합이 25cm이 되는 구간을 더한 250cm의 구간(A 샘플링)에 대하여 얻어진 것이다.

바람직하게는, IRw(0.1)≥0.1, 또는 IRh(0.1)≥0.1이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기한 A 샘플링된 구간에 대하여 평가하였을 때, 상기 스트랜드의 상기 필라멘트들이 갖는 상기 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조(fractal structure)를 이룰 수 있다. 즉 상기한 불규칙 텍스처와 나선형 회전 꼬임이 프랙탈 구조가 나타내는 자기 복제성을 가질 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 프랙탈 구조 특성은 상기 필라멘트들의 굴곡부가 같은 방향으로 진행하며 나타날 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상에서, 바람직하게는 90%의 이상에서 상기 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조를 이룰 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 스트랜드를 직경 D의 원형 단면 및 길이(또는 높이) 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 상기 스트랜드의 D*R은 20 이상 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하이고, 바람직하게는 28.5 이상 120 이하일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 스트랜드의 진밀도(RD)/겉보기밀도(BD)의 비율은 1.5 이상 40 이하, 바람직하게는 2.0 이상 25 이하일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 평균 밑변 길이가 0.25mm 이상 6.5mm 미만, 평균 높이가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 평균 밑변 길이가 0.25mm 이상 4.5mm 미만일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 밑변 길이가 0.25mm 이상 6.5mm 미만이고, 높이가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 밑변 길이가 0.25mm 이상 4.5mm 미만일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 스트랜드를 이루는 상기 필라멘트들에 힘을 가하여 길이 방향으로 펴면서 정렬시켰을 때, 상기 스트랜드 단면의 중심 부분에 위치하는 필라멘트가 상기 길이 방향으로 가장 짧게 연장되고, 상기 길이 방향에 수직한 상기 스트랜드 단면의 방사상 방향으로 상기 중심으로부터 멀리 이격될 수록 그 부분에 위치하는 상기 필라멘트가 상기 길이 방향으로 상기 스트랜드의 원길이를 초과하여 더 길게 연장되며, 그 결과 상기 길이 방향으로 연장된 상기 필라멘트들을 상기 길이 방향으로 나란히 폈을 때, 이들의 선단부들을 연결한 선의 윤곽이 역 V(reverse V)자의 형태를 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 길이 방향으로 연장된 상기 필라멘트들을 상기 스트랜드 단면의 중심을 통과하는 길이 방향의 중심선으로 모았을 때 상기 필라멘트들은 원뿔 형태를 나타내며, 상기 원뿔의 꼭지점이 상기 중심선에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 스트랜드를 직경 D의 원형 단면 및 길이 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 상기 중심으로부터 가장 멀리 이격된 부분에 해당하는 상기 스트랜드의 최외각 측면에 위치하는 필라멘트를 상기 길이 방향으로 펼쳤을 때 상기 스트랜드의 원래 길이 3D를 넘어서 연장된 길이 L은 0.5D 이상일 수 있으며, 연장된 길이 L은 특별히 한정되지 않으며, 이 길이가 길수록 경사 길이 효과가 좋아지기 때문에 특히 상한값을 한정할 필요가 없지만, 예를 들면 0.5D 이상 5.0D 이하, 또는 0.5D 이상 3.5D 이하일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 스트랜드는 길이 0.5 미터 이상의 연속 스트랜드의 형태로 제조될 수 있으며, 그 길이는 특별히 한정되지 않으며, 특히 상한값을 한정할 필요가 없지만, 예를 들면 1 미터 이상, 2 미터 이상, 3 미터 이상, 4 미터 이상, 또는 5미터 이상인 연속 스트랜드일 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은,

상기한 본 발명의 일 측면에 따른 스트랜드를 포함하는 가발을 제공한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면은,

일정한 외형을 갖고 일 방향으로 연장된 스트랜드로서, 비결정성 유기 폴리머, 반결정성 유기 폴리머, 또는 이들의 알로이를 포함하는 복수 개의 필라멘트들을 포함하는 스트랜드의 제조방법으로서,

목적하는 양만큼 계량된 복수 개의 상기 필라멘트들이 분리되어 감긴 제1 와인딩 롤을 회전시켜 상기 제1 와인딩 롤로부터 복수 개의 상기 필라멘트들을 인출하고, 이와 동시에 상기 와인딩 롤을 상기 와인딩 롤의 좌측 단부 및 우측 단부의 위치가 서로 교환되는 방식으로 상기 와인딩 롤을 회전(20)시킴으로써 인출되는 복수 개의 상기 필라멘트들에게 나선형 회전 꼬임을 부여하는 단계;

복수 개의 상기 필라멘트들을 집속하여 상기 스트랜드를 형성한 후, 상기 스트랜드를, 상기 필라멘트들의 잔류수축률이 20~80%가 되도록 하는 온도 범위로 설정된 가열 수축부를 통과시켜서 상기 필라멘트들을 열수축시켜 상기 스트랜드에 상기 불규칙한 굴곡부들에 의한 텍스처를 형성하는 단계;

상기 스트랜드를 냉각시켜서 상기 스트랜드에 형성된 상기 나선형 회전 꼬임 및 상기 불규칙한 굴곡부들에 의한 텍스처를 안정화하는 단계; 및

상기 스트랜드를 제2 와인딩롤에 리와인딩하는 단계를 포함하는, 스트랜드의 제조방법의 제조방법을 제공한다.

상기 제조방법에서 상기 스트랜드 복수 개를 동시에 제조하면서 상기 복수 개의 스트랜드들 서로 간의 상호 꼬임에 의하여 상기 스트랜드들을 분리하였을 때 상기 상호 꼬임에 의한 컬을 형성하도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 가발용 스트랜드를 이용하면 별도의 계량 공정, 텍스처링 공정 및 하클을 이용한 빗질을 통한 별도의 비정 효과 부여 공정을 거치지 않고도 흑인 자연모에 매우 유사한 특성을 갖는 스페셜 브레이드류(SB)를 경제적으로 얻을 수 있다. 이것은 본 발명의 스트랜드가 제조 공정중 받은 나선형 회전 꼬임 및 자기 텍스처링(self-texturing)에 기인하는 것으로 판단된다. 즉 상기 스트랜드는 나선형 회전 꼬임으로 스트랜드의 형태 안정성을 유지하면서 열수축 공정에서 필라멘트들에 걸리는 장력을 최소화함으로써 필라멘트들의 자기 텍스처링을 유도하였기 때문에 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들이 이루는 파형을 갖는 흑인 자연모에 매우 유사한 킨키 텍스처를 갖는다. 이와 동시에, 상기 스트랜드는 나선형 회전 꼬임을 갖기 때문에 이에 포함된 필라멘트들의 말단부를 손으로 서로 러빙하면서 잡아당겨 연장하면 필라멘트들이 서로 엉키면서(tangling) 연필심 부분과 같이 V자 윤곽을 갖는 자연스러운 헤어스타일(경사 길이 효과 또는 비정 효과)을 간편하게 연출할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 스트랜드 제조 공정중에서 별도의 계량 공정, 텍스처링 공정 및 비정 효과 부여 공정을 생략할 수 있으며 따라서 경제적으로 스페셜 브레이드류(SB)를 제조할 수 있다.

또한 상기 스트랜드는 이에 포함된 필라멘트들이 균일한 자기 텍스처링에 의한 미세한 킨키 텍스처를 갖기 때문에 진모에 대한 부착(attaching)과 땋기(braiding) 처리가 매우 편리한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드에 포함된 하나의 필라멘트가 형성하는 모양과 크기가 일정하지 않은 복수 개의 굴곡부들이 나타내는 파형의 일부분을 나타내는 확대된 측면도이다.
도 3은 어느 필라멘트가 갖는 텍스처를 이루는 굴곡부들의 높이 및 너비 중에서 어느 하나가 일정해도 다른 하나가 다양하게 변화하면 불규칙한 텍스처로 나타나는 것을 도시한 것이다.
도 4는 직경 D의 원형 단면 및 길이 또는 높이(H) 3D를 갖는 원통 형상으로 재단된 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드를 나타내는 개념도이며, 이때, 도 4(a)는 필라멘트들(12)을 길이방향에 나란하게 펼쳐서 연장한 상태를 나타내고, 도 4(b)는 길이(H) 3D를 갖는 원통형 스트랜드의 상단부를 기준으로 펼쳐진 필라멘트들(12)을 중심선(15)으로 모았을 때의 상태를 나타내고, 도 4(c)는 H = 3D를 갖는 원통형 스트랜드(10)의 하단부를 기준으로 H = 3D를 초과하여 연장된 필라멘트들의 부분만을 중심선(15)으로 모았을 때의 상태를 나타내고, 도 4(d)는 도 4(b)의 상태에서 H = 3.5D의 연장된 길이 내에서 최외각에 위치하는 필라멘트(17a)가 1회전한 상태, 및 H = 3.5 D의 연장된 길이내에서 최외각에 위치하는 필라멘트(17b)가 2회전한 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드를 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.

이하, 본 발명의 여러 가지 예시적인 구현예에 따른 스트랜드 및 이의 제조방법에 대하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 아래의 설명은 단지 예시를 위한 것이다. 따라서 이들이 다양하게 개조 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 평균적 지식을 가진 자에게 명백하다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명에서 필라멘트는 모노필라멘트 및 멀티필라멘트를 모두 포함할 수 있다.

본 발명자는 연속적으로 계량 공급되는 다수의 필라멘트로 구성되는 스트랜드에 적당한 회전 꼬임을 인가하면서 집합화하면 스트랜드의 형태 유지성을 확보할 수 있는 것을 발견하였다. 동시에, 본 발명자는 스트랜드 단면의 중심 부분 및 표면 부분의 회전반경 차이로 인하여 중심 부분 및 표면 부분에 위치하는 필라멘트들에 작용하는 장력에 유의미한 차이가 발생하는 것을 발견하였다. 본 발명자는 이러한 불균일하게 작용하는 장력을 받았던 스트랜드에 작용하는 장력을 최소화한 상태에서 몰드에 의한 구속없이 필라멘트들이 자기적으로 불규칙하게 가열 수축시켜서 얻어진 스트랜드는 나선형 회전 꼬임에 의한 경사 길이 효과를 내재화할 수 있으면서도 불규칙한 자기 열수축에 의한 미세 텍스처를 갖는 사실을 발견한 것에 기초하여 본 발명을 완성하였다. 본 발명자는 이에 의해 얻어진 스트랜드의 필라멘트들이 갖는 흑인 자연모에 매우 유사한 곱슬거림(coiling) 특성은, 상기 필라멘트들이 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들(projections)이 이루는 3차원 파형을 가지며, 더구나 이러한 파형이 프랙탈 구조 특성 및 미세한 킨키 텍스처를 나타내는 사실에 기인하는 것을 발견하였다. 본 명세서에서 '몰드'는 파이프와 같은 지지체 또는 틀을 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드(10)를 나타내는 개략도이다. 도 1에서 참조번호 13은 스트랜드(10)의 길이방향, 참조번호 14는 상기 길이방향(13)에 수직한 스트랜드(10) 단면의 방사상 방향을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 스트랜드(10)는 가상의 중심선(15)에 대체적으로 평행하게 집속된 다수 개의 열가소성 폴리머 필라멘트(12)들을 포함할 수 있다. 필라멘트(12)들은 미세하고 불규칙한 많은 굴곡부들이 이루는 파형이 나타내는 킨키 텍스처를 나타내며 또한 나선형 회전 꼬임(11)을 갖는다. 필라멘트들(12)은 비결정성 유기 폴리머, 반결정성 유기 폴리머, 또는 이들의 알로이를 포함하거나, 또는 이들로 구성될 수 있다.

사용될 수 있는 폴리머 소재는, 특별히 제한되지 않지만, 스트랜드(10) 내부의 필라멘트들(12)까지 충분한 킨키 텍스처를 형성할 수 있도록 급수축 특성을 갖는 비결정성 유기 폴리머 또는 결정화도 30%, 바람직하게는 20% 이내의 반결정성 유기 폴리머가 유리하다. 이들의 구체적인 예는 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴클로라이드(예를 들면, 상품명 MODACRYL), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 아크릴계 수지, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리에스테르, 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA) 수지, 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 또는 이들의 2종 이상의 폴리머의 알로이를 포함한다. 상기 알로이는 예를 들면 PC/ABS, PC/PET, 또는 PC/PMMA의 알로이일 수 있다. 상기한 폴리머 중에서 유리전이온도에서 단시간내에 신속한 고수축률을 나타낼 수 있는 열가소성 재료를 선택하고, 선택된 재료의 특성에 알맞은 열수축에 필요한 온도 및 장력 조건을 제어하면 본 발명에 따른 스트랜드의 제조에 사용될 수 있다.

예를 들면, 스트랜드(10)는 40 내지 4,000개, 구체적으로 400 내지 2,000개의 필라멘트를 포함할 수 있다. 스트랜드(10) 단면은 대체적으로 원형, 또는 원형에 가까운 타원형이다. 상기 원형의 직경 D는 0.2 cm 이상 3.0 cm 이하, 예를 들면 0.5 cm 이상 2.0 cm 이하일 수 있다. 상기 단면이 타원형인 경우 직경 D는 단경과 장경의 평균값으로 정의된다. 스트랜드(10)의 직경이 너무 작으면, 스트랜드 형태로서 제품화하기 곤란하며, 나선형 회전 꼬임을 인가할 때 스트랜드의 중심선(15)이 통과하는 중심(core) 부분과 외각(sheath) 부분(17) 사이에 회전 반경 차이가 크지 않아 경사 길이 효과를 기대하기 어렵다. 즉, 이 경우, 제조공정 중 스트랜드를 회전시킬 때 중심(core) 부분과 외각(sheath) 부분(17) 사이에 필라멘트들에 걸리는 불균형 장력이 크지 않아서 목적하는 나선형 회전 꼬임 효과가 작아져서 만족스러운 경사 길이 효과 및 킨키 코일링 텍스처를 기대할 수 없다. 스트랜드(10)의 직경이 너무 크면, 브레이드형 가발로서 착용성이 저하할 뿐만 아니라 심미성도 기대하기 어렵다.

스트랜드(10)의 진밀도(real density)/겉보기밀도(bulk density)의 비율로 정의되는 볼륨밀도는 1.5 이상 40 이하, 예를 들면 2.0 이상 25 이하일 수 있다. 상기 비율은 스트랜드(10)의 외형 볼륨밀도(apparent voluminous density 또는 coverage rate)를 의미하며, 상기 수치 범위를 만족하면, 충분한 킨키 텍스처 특성을 얻을 수 있다. 상기 비율은 필라멘트를 구성하는 폴리머 소재의 비중과 크게 관계없는 수치로서, 자기 텍스처(self-texture)와 단위 길이(1m)당 회전수(RTM; rotations per meter)의 최적화를 통해 형성된 스트랜드 외형의 볼륨 밀도를 의미하는 것이다. 상기 비율이 너무 낮으면 스트랜드(10)의 경량성이 확보되지 않고 스트랜드(10) 내의 필라멘트(12)가 균일한 킨키 텍스처를 구현하기 어렵다. 스트랜드(10)의 겉보기 밀도(BD) 자체는 0.01 내지 0.45, 예를 들면 0.05 내지 0.35일 수 있다.

상기 볼륨밀도에 큰 영향을 주는 것이 스트랜드 직경(D)에 따른 회전수(RTM)인데, 다수의 실험을 통하여 본 발명자는 상기한 볼륨밀도의 범위를 얻기 위해서는 스트랜드 직경(D)*단위길이당 회전수(RTM)의 값은 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하, 예를 들면 120 이하가 되도록 제조 공정을 수행해야 한다는 것을 발견하였다. 구체적으로, 스트랜드(10)는 전체적으로 나선형 회전 꼬임에 의한 나선형 파형(spiral wave)을 나타내며, 이때 스트랜드(10)의 단위길이(1m)당 나선형 회전 꼬임수를 R(단위: 회전수/m)이라고 할 때, 상기 D와 R의 곱(product) D*R은 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하일 수 있다. 예를 들면, 상기 스트랜드를 직경 D의 원형 단면 및 길이 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 스트랜드(10)의 상기 곱 D*R은 20 이상 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하이고, 구체적으로 28.5 이상 120 이하일 수 있다. 상기 수치 범위로 제어되는 경우, 만족할 만한 경사 길이 효과와 흑인 자연모의 특징인 킨키 텍스처와 프랙탈 구조 특성을 갖는 스트랜드가 나타내는 상기한 진밀도/겉보기밀도의 비율을 얻을 수 있다. 즉, 상기 곱 D*R을 상기와 같이 제어함으로써 심미성 있는 헤어 스타일 연출에 도움을 주는 경사 길이 효과가 내재된 브레이드 제품을 제공할 수 있는 스트랜드를 얻을 수 있다. 스트랜드(10)의 곱 D*R이 20 미만인 경우, 심미적 경사 길이 효과를 얻기 어려우며 스트랜드(10)의 외형 유지 안정성이 떨어지고 필라멘트들(12)의 곱슬성(coiling) 특성이 낮아지며 균일한 프랙탈 구조 특성을 구현하기 어렵다.

상기 연속 스트랜드(10)에 부여된 RTM(열수축후 스트랜드에 반영된 RTM) 자체는 30 내지 300 RTM, 예를 들면 60 내지 200 RTM, 또는 20 내지 150 RTM인 것이 스트랜드의 적절한 외형을 유지하고 내부의 필리멘트들(12)의 불규칙한 킨키성 텍스처 유지에 유리하다. 스트랜드(10)에 부여된 RTM이 너무 작으면 스트랜드(10)의 외형 유지성이 저하하여 제조 공정 동안 및 소비자 착용중 그 형태성이 훼손될 수 있고 경사 길이 효과 및 킨키한 텍스처 유지에도 불리하다. 스트랜드(10)에 부여된 RTM이 너무 큰 경우, 스트랜드(10)의 밀도가 너무 크거나 열수축 공정 동안 자기 수축을 제한하여 불규칙 미세한 킨키 텍스처를 얻기 어렵다.

스트랜드(10)의 필라멘트들(12) 각각은 30 내지 180 데니어(denier), 예를 들면 70 내지 180, 90 내지 180 데니어의 섬도를 가질 수 있다. 이때의 데니어는 나선형 회전 꼬임 및 텍스처를 갖는 스트랜드의 필라멘트 9000m의 중량(단위: g)을 의미한다.

도 2는 도 1에 도시된 스트랜드(10)에 포함된 어느 하나의 필라멘트(12)가 형성하는 모양과 크기가 일정하지 않은 복수 개의 굴곡부들(i-1, i, i+1, ...)이 나타내는 파형의 일부분을 나타내는 확대된 측면도이다. 도 2를 참조하면, 필라멘트들(12) 각각은 열수축에 의하여 형성된 모양과 크기가 일정하지 않은 복수 개의 굴곡부들(i-1, i, i+1, ...)을 형성한다. 굴곡부들(i-1, i, i+1, ...)이 이루는 파동(wave)을 주사형 전자사진 현미경으로 관찰하면, 상기 파동은 진폭과 파장이 일정하지 않은 불규칙한 파동 형태를 나타낸다.

상기 굴곡부들(i-1, i, i+1, ...)의 전체 갯수를 N, i번째 굴곡부의 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형의 밑변 길이를 Wi, i번째 굴곡부의 상기 삼각형의 높이를 Hi, 상기 밑변 길이의 평균 Mw = sum(Wi,1≤i≤N)/N, 상기 높이의 평균 Mh = sum(Hi, 1≤i≤N)/N. Mw 및 Mh로부터 각각 +/-P % 이상 벗어난 굴곡부들의 백분율을 나타내는 함수 IR(P)를 정의하면, 각각 IRw(P) = sum(F(Wi),1≤i≤N)/N 및 IRh(P) = sum(F(Hi),1≤i≤N)/N이 된다. 상기 스트랜드(10)는 IRw(0.05)≥0.05, 또는 IRh(0.05)≥0.05의 조건을 만족하는 불규칙한 텍스처를 가질 수 있다. 이는 Mw 및 Mh로부터 각각 +/-5 % 이상 벗어난 굴곡부들의 백분율이 +/-5 % 이상인 상태의 불균일도를 의미한다. 바람직하게는, IRw(0.1)≥0.1, 또는 IRh(0.1)≥0.1이다. 이는 평균값 Mw 및 Mh로부터 각각 +/-10 % 이상 벗어난 굴곡부들의 백분율이 +/-10 % 이상인 상태의 불균일도를 의미한다. 상기 수치 범위는 굴곡부들의 모양상이 불규칙성은 고려하지 않고, 단지 상기 삼각형의 너비 및 높이만으로 텍스처의 불규칙성을 평가하는 개념이다. 그러나, 수치화하기 곤란하지만 실제로 존재하기 마련인 굴곡부들의 모양상의 불규칙성까지 함께 고려하면, 실제로 상기 수치 범위를 만족하면 상당히 불규칙한 텍스처를 얻을 수 있다. 따라서 상기한 수치화에 의한 불규칙성 판단 방법의 타당성이 당업계에 인정되고 있다. 예를 들면, 도 3(a)은 어느 필라멘트가 갖는 텍스처를 이루는 굴곡부들의 높이가 일정하여도 너비(즉, 삼각형의 밑변 길이)가 다양하면 불규칙한 텍스처로 나타날 수 있는 것을 도시한 것이고, 도 3(b)는 굴곡부들의 너비가 일정하여도 높이가 다양하면 불규칙한 텍스처로 나타날 수 있는 것을 도시한 것이다.

이 정도의 불규칙한 텍스처는 흑인 자연모의 킨키 곱슬성에 유사한 정도를 나타낸다. 이러한 불규칙한 텍스처는 스트랜드(10)가 크림프 머신을 이용하는 경우와 같이 몰드 패터닝(mold patterning)을 사용하지 않고 필라멘트들에 작용하는 장력을 최소화한 상태에서 자기 열수축(self-texturing)을 일으키는 자기 텍스처링 방법을 사용하기 때문에 구현할 수 있는 특징이다. 위에 정의된 불규칙성의 범위를 벗어나면 진모에의 부착성 및 브레이딩이 저하되고 합성 재료로 만들어진 것이 두드러지게 보여서 자연스러운 모양(natural look)을 연출하기 어렵다. 이 경우 특히 브레이딩시 서로 엉킴이 발생하지 않아 손가락에 힘이 많이 들어가고 미끄러워 쉽게 풀어지는 현상이 발생하기 쉽다.

이때, 함수 IRw(P)의 정의에서 x≥(1+P)*Mw 또는 x≤(1-P)*Mw의 경우 F(x) = 1, 그 외의 경우, F(x) = 0이다. 함수 IRh(P)의 정의에서 x≥(1+P)*Mh 또는 x≤(1-P)*Mh의 경우 F(x) = 1, 그 외의 경우, F(x) = 0이다.

이때, 함수 IR(P) 값은 랜덤하게 샘플링된 30cm 길이의 상기 스트랜드의 랜덤한 위치에서 랜덤하게 샘플링된 10개의 필라멘트들의 각 필라멘트에서 관찰되는 상기 굴곡부들(i-1, i, i+1, i+2, ...) 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 빗변의 합이 25cm이 되는 구간을 더한 250cm의 구간(A 샘플링)에 대하여 얻어진 것이다.

상기 A 샘플링된 구간에 대하여 평가하였을 때, 스트랜드(10)의 필라멘트들(12)이 갖는 상기한 불규칙한 텍스처 및 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조(fractal structure)를 이룰 수 있다. 즉 상기한 불규칙 텍스처와 나선형 회전 꼬임이 프랙탈 구조가 나타내는 자기 복제성을 가질 수 있다.

상기 프랙탈 구조 특성은 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상은 상기 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조를 이룰 수 있다. 프랙탈 구조는 그 하나의 특징으로서 프랙탈 디멘전을 갖는다. 이는 프랙탈 구조 특성을 갖는 대상물을 관찰하는 스케일이 변화할 때 대상물의 구조 상세(structural detail)가 변화하는 비율로서 프랙탈 패턴의 복잡성을 특성화하는 지수이다. 본 발명의 스트랜드 중의 필라멘트들(12)이 갖는 상기한 불규칙한 텍스처 및 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 갖는 프랙탈 구조의 프랙탈 디멘전은 1을 초과하는, 예를 들면 2를 초과하는 프랙탈 디멘전을 나타낼 수 있다.

상기 필라멘트들의 굴곡부가 같은 방향으로 진행하며 나타날 수 있다.

상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 상기 불규칙한 텍스처가 프랙탈 구조 특성을 나타낼 수 있다.

상기 A 샘플링된 구간의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 평균 밑변 길이가 0.25mm 이상 6.5mm 미만, 예를 들면 0.25mm 이상 5.0mm 미만, 0.25mm 이상 4.5mm 미만, 0.5mm 이상 4.0mm 미만 또는 0.5mm 이상 3.0mm 미만일 수 있으며; 평균 높이가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만이고, 예를 들면 0.25mm 이상 5.0mm 미만, 0.25mm 이상 4.5mm 미만, 0.5mm 이상 4.0mm 미만 또는 0.5mm 이상 3.0mm 미만일 수 있다. 상기한 수치 범위를 만족하는 스트랜드(10)내의 필라멘트들은 자기 열수축에 의한 미세한 굴곡부들의 미세한 파동으로 인한 킨키 텍스처를 발현할 수 있다. 상기 수치 범위의 하한값 미만의 경우에는 미세한 텍스처를 발현할 수는 있지만 촉감 및 시각적 미감이 나빠서 가치가 없다. 상기 수치범위의 상한값을 초과하는 경우, 즉 평균 밑변 길이가 6.5mm 이상, 평균 높이가 6.5mm 이상인 경우, 미세한 킨키 텍스처를 나타낼 수 없으며, 매크로하고 거친 촉감을 나타내는 종래의 소위 '벌키 텍스처'에 그친다. 이 경우에는 킨키 텍스처 발현도가 낮아서 브레이딩성 및 부착성이 요구되는 수준에 도달하기 어렵고 심미적 특성도 저하된다. 특히, 상기와 같이 정의된 0.25mm 이상 6.5mm 미만의 평균 밑변 길이에서 하한값으로 접근할 수록 킨키 텍스처가 잘 발현될 수 있다.

상기 A 샘플링된 구간의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 평균 밑변 길이가 0.25mm 이상 4.5mm 미만일 수 있다.

상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 밑변 길이가 0.25mm 이상 6.5mm 미만이고, 높이가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만일 수 있다.

상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 밑변 길이가 0.25mm 이상 4.5mm 미만일 수 있다.

본 발명에 따른 스트랜드(10)는 상기한 구성상의 특징을 구비함으로써 입체적 나선형의 코일링과 함께 불특정 방향성으로 굴곡을 이루는 특성, 즉 불규칙적으로 꼬불꼬불하면서 코일링이 되어있는 특성이다.

본 발명에 따른 스트랜드(10)는 상기한 A 샘플링된 구간에 대하여 평가하였을 때, 스트랜드(10)의 필라멘트들(12)이 갖는 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조(fractal structure)를 이룰 수 있다. 즉 상기한 불규칙 텍스처와 나선형 회전 꼬임이 프랙탈 구조가 나타내는 자기 복제성을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 프랙탈 구조 특성은 필라멘트들(12)의 굴곡부가 같은 방향으로 진행하며 나타날 수 있다. 예를 들면, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 상기 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조를 이룰 수 있다. 즉 상기한 불규칙 텍스처와 나선형 회전 꼬임이 프랙탈 구조가 나타내는 자기 복제성을 가질 수 있다.

킨키 곱슬성을 마이크로 차원 및 매크로 차원에서 관찰(줌인-줌아웃 관찰)하면 프랙탈 구조 특징을 나타낼 수 있다. 프랙탈 구조 특징이란 부분과 전체가 동일한 모양을 하고 있다는 기하학적 구조 특징을 의미한다. 이는 단순한 구조가 끊임없이 반복되면서 복잡하고 묘한 전체 구조를 만드는 것으로, 즉 '자기 유사성(self-similarity)'과 '순환성(recursiveness)'이라는 특징을 갖는다. 상기한 바와 같이 본 발명의 스트랜드 중의 필라멘트들(12)이 갖는 상기한 불규칙한 텍스처 및 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 갖는 프랙탈 구조의 프랙탈 디멘전은 1을 초과하는, 예를 들면 2를 초과하는 프랙탈 디멘전을 나타낼 수 있다.

도 4는 직경 D의 원형 단면 및 길이 또는 높이(H) 3D를 갖는 원통 형상으로 재단된 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드(10)를 나타내는 개념도이다.

도 4(a)는 필라멘트들(12)을 길이방향에 나란하게 펼쳐서 연장한 상태를 나타내고, 도 4(b)는 길이(H) 3D를 갖는 원통형 스트랜드의 상단부(선분 AB)를 기준으로 펼쳐진 필라멘트들(12)을 중심선(15)으로 모았을 때의 상태를 나타내고, 도 4(c)는 H = 3D를 갖는 원통형 스트랜드(10)의 하단부(선분 AB)를 기준으로 H = 3D를 초과하여 연장된 필라멘트들의 부분만을 중심선(15)으로 모았을 때의 상태를 나타내고, 도 4(d)는 도 4(b)의 상태에서 H = 3.5D의 연장된 길이 내에서 최외각에 위치하는 필라멘트(17a)가 1회전의 나선형 회전꼬임을 갖는 상태, 및 H = 3.5 D의 연장된 길이내에서 최외각에 위치하는 필라멘트(17b)가 2회전의 나선형 회전꼬임을 갖는 상태를 도시한 것이다.

도 4(a)를 참조하면, 스트랜드(10)를 이루는 필라멘트들(12)에 힘을 가하여 길이 방향으로 굴곡부들을 펼쳐서 직선으로 정렬시켰을 때, 스트랜드(10) 단면의 중심 부분에 위치하는 필라멘트가 길이 방향(13)으로 가장 짧게 연장되고, 길이 방향(13)에 수직한 스트랜드(10) 단면의 방사상 방향(14)으로 중심선(15)으로부터 멀리 이격될 수록 그 부분에 위치하는 필라멘트(12)가 길이 방향(13)으로 스트랜드(10)의 원래 길이를 초과하여 더 길게 연장되는 상태가 된다. 이와 같이 스트랜드의 최외각(17)에 위치하는 필라멘트가 가장 길게 연장된 상태는 도 4(a)에서 길이 "Ly"로 표시되어 있다. "L"는 최외각(17)에 위치하는 필라멘트가 H = 3D를 갖는 원통형 스트랜드(10)의 하단부를 넘어서 연장된 길이만을 표시한다. 그 결과, 길이 방향(13)으로 연장된 필라멘트들(12)을 길이 방향(12)으로 나란히 폈을 때, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 이들의 선단부들을 연결한 선의 윤곽이 역 V(reverse V)자의 형태(18)를 나타낼 수 있다.

스트랜드(10)를 직경 D의 원형 단면 및 길이 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 중심선(15)으로부터 가장 멀리 이격된 부분에 해당하는 스트랜드(12)의 최외각 측면(17)에 위치하는 필라멘트를 길이 방향(13)으로 굴곡부들을 펼쳐서 직선으로 정렬시켰을 때 스트랜드(10)의 원래 길이 3D를 넘어서 연장된 길이 'L'은 특별히 한정되지 않으며, 이 길이가 길수록 경사 길이 효과가 좋아지기 때문에 특히 상한값을 한정할 필요가 없지만, 예를 들면 0.5D 이상 5.0D 이하, 예를 들면 0.5D 이상 4.0D 이하, 0.5D 이상 3.5D 이하, 0.5D 이상 3.0D 이하, 0.5D 이상 2.5D 이하, 0.5D 이상 2.0D 이하, 또는 0.5D 이상 1.5D 이하일 수 있다. 이에 의하여, 스트랜드(12)는 미세하고 불규칙한 나선형 코일링에 의한 킨키 텍스처에 더하여 경사 길이 효과(GLE)를 나타낼 수 있다. 이하 이에 대하여 더 상세하게 검토한다.

도 4(b)를 참조하면, 원통형 스트랜드의 상단부(선분 AB)를 기준으로 길이 방향(13)으로 연장된 필라멘트들(12)을 스트랜드 단면의 중심을 통과하는 길이 방향(13)의 중심선(15)으로 모았을 때, 필라멘트들(12)은 원뿔(circular cone)형을 나타내며, 이 원뿔의 꼭지점(C)이 중심선(15)에 위치할 수 있다. 도 4(b)에서 원통형 스트랜드의 최외각 필라멘트(단위 길이(1m)당 회전수 R을 가짐)를 일직선으로 풀어 형성된 점 A, B 및 C로 이루어진 이등변삼각형을 고려한다. 이 삼각형의 높이 Ht는 식 (1)로 표시될 수 있다.

(1),

이 삼각형의 높이 Ht가 스트랜드의 길이(H)보다 클수록 심미적 비정 효과가 커지게 된다. 이 심미적 비정 효과를 계량 평가하기 위한 팩터 알파(α)는 다음 식 (2)와 같이 정의될 수 있다.

(2),

알파(α) 값이 0.5 이상, 바람직하게는 1.0 이상일 경우 심미적 비정 효과가 있는 것으로 평가할 수 있으며, 스트랜드의 길이(H)가 3D인 경우, 알파(α)는 다음 식 (3)과 같이 표시될 수 있다.

(3)

원통형 스트랜드(10)의 하단부(선분 AB)를 기준으로 H = 3D를 초과하여 연장된 필라멘트들의 부분만을 중심선(15)으로 모았을 때의 상태를 나타내는 도 4(c)를 참조한다. 필라멘트들(12)은 작은 원뿔형을 나타내며, 이 원뿔의 꼭지점(C)이 중심선(15)에 위치할 수 있다.

도 4(c)에 도시된 점 A, B 및 C로 이루어진 이등변삼각형(즉, 도 4(c)에서 S'=S)에서 빗변(AC)이 밑변(AB)의 길이(즉, 지름 D)보다 클수록 심미적 비정효과가 커지게 된다. 이 심미적 비정 효과를 계량 평가하기 위하여 빗변 길이(AC)를 밑변 길이(AB=D)로 나눈 값(AC/D)으로 정의되는 팩터 베타(β)는 다음 식 (4) 및 (5)와 같이 표시될 수 있다.

(4),

(5),

베타(β) 값이 클수록 심미적 비정효과가 커지게 되며, 이 값이 0.5 이상, 바람직하게는 1.0 이상일 경우 심미적 비정 효과가 있는 것으로 평가할 수 있으며, 스트랜드의 길이(H)가 3D인 경우, 베타(β)는 다음 식 (6)과 같이 표시될 수 있다.

(6),

H = 3.5D의 연장된 길이 내에서 최외각에 위치하는 필라멘트(17a)가 1회전의 나선형 회전꼬임을 갖는 상태, 및 H = 3.5 D의 연장된 길이내에서 최외각에 위치하는 필라멘트(17b)가 2회전의 나선형 회전꼬임을 갖는 상태를 도시한 도 4(d)를 참조한다. 지름 및 높이가 각각 D 와 3D인 원통형 스트랜드의 최외각 필라멘트(단위 길이(1m)당 회전수 R을 가짐)를 일직선으로 풀었을 때, 그 길이가 지름과 높이가 각각 D와 3.5D인 가상의 원뿔형(ABC) 둘레를 따라 1회 이상 돌릴 수 있을 만큼 길 경우 심미적 비정효과를 갖게 된다. 따라서, 이러한 기하에서 스트랜드의 최외각 필라멘트를 일직선으로 푼 길이(Ly)를 지름/높이가 D/3.5D인 가상의 원뿔형 둘레를 따라 1회전시킨 나선의 길이(L₀)로 나눈 값으로 심미적 비정 효과를 계량 평가하기 위한 팩터 감마(γ)로 정의한다. 그러면 감마(γ)는 다음 식 (7)과 같이 표시될 수 있다.

(7),

식 (7)에서의 u 및 v는 아래와 같이 표시되는 값이다.

마찬가지로, 감마(γ)값이 0.5 이상, 바람직하게는 1.0 이상일 경우 심미적 비정 효과가 있는 것으로 평가할 수 있다.

알파, 베타 및 감마의 세 개의 팩터들 사이의 상호 관계는 아래 식 (8) 및 (9)로 표시될 수 있다.

(8),

(9).

위 세 가지 비정 관련 팩터 수식을 보면 모두 D*R을 종속 변수로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 임의의 원사에 대한 본 발명의 비정효과 기준에 대한 침해 여부를 D*R 값의 범위를 기준으로 판단할 수 있을 것이다. 위 세 가지 팩터의 값이 각각 0.5 이상이 되는 경우, 가발업계에서 통상적으로 말하는 심미적인 측면의 비정효과가 나타난다고 볼 수 있다. 본 발명에서 정의된 상기한 D*R의 바람직한 범위를 만족하는 경우 위 세 가지 팩터의 값은 모두 1.0 이상이 된다. 즉, 본 발명에서 D*R 값이 20 이상 180 이하를 만족하는 경우, 알파, 베타 및 감마 팩터는 모두 0.5 이상이 되고, 바람직하게는 D*R 값이 28.5 이상 120 이하의 경우, 알파, 베타 및 감마 팩터는 모두 1.0 이상이 되어 최상의 비정효과가 나타남을 확인할 수 있었다.

상기 스트랜드의 길이는 0.5 미터 이상의 연속 스트랜드의 형태로 제조될 수 있으며, 그 길이는 특별히 한정되지 않으며, 특히 상한값을 한정할 필요가 없지만, 예를 들면 1 미터 이상, 2 미터 이상, 3 미터 이상, 4 미터 이상, 또는 5미터 이상인 연속 스트랜드일 수 있다.

본 명세서에서 각종 평가를 위한 필라멘트 샘플링은 상기와 같이 정의된 'A 샘플링' 방법에 의하는 것이 이론적으로 완전할 것이다. 다만, 평가를 실제적으로 하기 위하여 'A 샘플링' 방법은 본 발명자가 'B 샘플링'이라고 지칭하는 방법으로 대체하여도 대체로 동일한 결과를 얻을 수 있다. 따라서 실제로 'A 샘플링' 방법 대신 'B 샘플링'을 이용하여 청구범위에 해당하는 지 여부를 판단할 수 있다. 이 'B 샘플링' 방법은 샘플링 편의를 위하여 랜덤하게 샘플링된 30cm 길이의 상기 스트랜드의 최외각에서 다시 랜덤하게 샘플링된 10개의 필라멘트의 전구간에 대하여 평가하는 샘플링 방법이다.

이어서 위에서 설명한 구조 특성을 갖는 본 발명의 스트랜드의 제조방법을 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 스트랜드를 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.

우선, 목적하는 양만큼(일정한 데니어) 계량된 복수 개의 필라멘트들(19)이 분리되어 감긴 제1 와인딩 롤(22)을 회전(21)시켜 제1 와인딩 롤(22)로부터 복수 개의 필라멘트들(19)을 인출하여 가열 수축부(31)로 공급한다. 이와 동시에, 제1 와인딩 롤(22)로부터의 필라멘트들(19)을 인출하기 위한 제1 회전 방향(21)과 다른 제2 회전 방향(20)으로 제1 와인딩 롤(22)을 회전시켜 복수 개의 필라멘트들(19)을 포함하는 스트랜드(25)에 나선형 회전 꼬임 및/또는 컬을 인가한다. 예를 들면, 제1 와인딩 롤(22)의 양단부가 서로 교환되는 방식으로 회전시킴으로써 인출되는 필라멘트들(12)에게 나선형 회전 꼬임 및/또는 컬을 부여할 수 있다. 이와 같은 나선형 회전 꼬임 및/또는 컬을 부여하기 위하여 제1 와인딩 롤(22)이 배치된 원판(24)을 참조번호 '20'으로 표시한 제2 회전 방향으로 회전시킬 수 있다. 원판(24)의 제2 회전(20)의 속도를 제어하여 스트랜드(25)에 부여되는 나선형 회전 꼬임수를 조정할 수 있다.

도 5에서는 명료함을 위하여 하나의 원판(24) 위에 하나의 제1 와인딩 롤(22)을 배치하여 스트랜드를 제조하는 상황을 도시하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으므로, 하나의 원판(24) 위에 복수 개의 제1 와인딩 롤(22)들을 배치하여 복수 개의 스트랜드들을 병렬적으로 동시에 제조할 수도 있다. 대안적으로, 제1 와인딩 롤(22)을 배치한 복수 개의 원판(24)을 사용하여 복수 개의 스트랜드들을 병렬적으로 동시에 제조할 수도 있다. 또는, 하나의 원판(24) 위에 작은 원판(미도시)을 배치하고 그 작은 원판 위에 하나 이상의 제1 와인딩 롤(22)을 배치하므로써 원판과 와인딩롤의 공전과 자전을 다 이용하여 교차 꼬임을 갖는 스트랜드 제품을 제조할 수도 있다. 예를 들면, 제1 와인딩롤을 작은 원판 위에 배치하고('제1 와인딩 세트'라고 칭함), 그러한 작은 원판들 복수 개를 다시 큰 하나의 원판위에 배치할 수 있다. 이러한 배치하에서, 각각의　제1 와인딩 롤에 제2 방향의　자전 회전을 주고, 제1 방향으로 인출되어 나가는 스트랜드에 회전 꼬임을 인가하고, 이러한 복수 개의 제1 와인딩 세트를　　올려놓은 큰 원반을　 제3 방향으로 공전 회전을 주면 각 스트랜드 사이의 교차 꼬임(cross-twist) 또는 상호 꼬임을　줄 수 있다. 이 경우　작은 원판과 큰 원판의　회전 방향을 달리 혹은 같게 한 상태로 스트랜드를 인출하여 가열수축부를 통과시킴으로써 킨키 곱슬형 텍스처와 비정 효과뿐만 아니라 (스트랜드에　상호 몰드 역할을 하여 꼬여　있다가 다시　그 꼬임을 해체하는 경우) 그 상호 꼬임의 파형(소위 '몰드 파형')에 의한 회전형 컬과 웨이브를 주는 것도 가능하다. 또한, 연속공정에서 스트랜드에 인가하는 장력을 조정함으로써 스트랜드에 불규칙적인 웨이브를 주는 것도 가능하다. 이 경우 제1 와인딩 세트 혹은 작은 원판의 자전 회전과　큰 원판의 공전회전의 방향과 크기를 적절히 조절함으로써 각 스트랜드들이 서로 분리되게 할 수도 있고 합쳐지게 할 수도 있다.

이와 같이 복수 개의 제1 와인딩 롤(22)을 배치한 경우에는 아래에서 설명하는 제2 와인딩롤(미도시)도 복수 개를 준비하여 제조되는 연속적인 스트랜드들을 개별적으로 리와인딩할 수 있다.

한편, 상기한 제1 회전 방향(21)과 제2 회전 방향(20)의 방향과 회전 속도를 적절하게 조절함으로써 동시에 제조되고 있는 스트랜드(25)들을 분리시킬 수도 결합시킬 수도 있다. 제1 와인딩 롤(22)들에 계량된 필라멘트들의 총 데니어와 제1 회전 방향(21)과 제2 회전 방향(20)의 속도를 조절함으로써 다양한 스타일의 비정 효과(즉 경사 길이 효과)를 갖는 킨키 텍스처의 스트랜드를 제조할 수 있다. 이 스트랜드를 재단하여 포장하면 다양한 스타일의 스페셜 브레이드류 제품을 자동화 방식으로 경제적으로 대량 생산할 수 있다.

가이드 롤(23)을 이용하여 복수 개의 필라멘트들(19)을 집속하여 스트랜드(25)를 형성한 후, 상기 스트랜드(25)를, 필라멘트들(12)의 잔류수축률이 20 ~ 80%, 바람직하게는 40 ~ 70%이 되도록 하는 온도범위로 설정된 가열 수축부(31)를 통과시켜서 필라멘트들을 열수축시킨다. 이때, 필라멘트들 각각에 모양과 크기가 일정하지 않은 복수 개의 굴곡부들을 형성하며, 상기 굴곡부들이 이루는 파동(wave)을 주사형 전자사진 현미경으로 관찰할 때 상기 파동은 진폭과 파장이 일정하지 않은 불규칙한 파동 형태를 나타낼 수 있도록, 필라멘트들에 걸리는 주행 방향의 장력을 감소시킨다. 이를 위하여, 가열 수축부(31)의 입구 바깥에 설치된 한 쌍의 제1 립 롤(27)과, 가열 수축부(31)의 출구 바깥에 설치된 한 쌍의 제2 립 롤(33)의 회전속도를 조절하여 스트랜드(25)의 필라멘트들(19)에 인가되는 장력 및/또는 가열 수축부(31)에서의 체류 시간을 적절하게 조절할 수 있다. 본 명세서에서, 필라멘트의 잔류 수축률은 가열 수축부(31)에 설정된 온도와 동일한 온도에서 20 분 처리한 후, 그 길이를 측정하고 수축률을 구하는 건열법에 의하여 측정한 값이다.

가열 수축부(31)내에는 필라멘트들이 최대한 구속받지 않은 상태에서 자기 수축을 원활하게 할 수 있도록 필라멘트들 각각에 걸리는 주행 방향 장력을 감소, 바람직하게는 최소화하고 필라멘트들을 개별적으로 최대한 분리하기 위하여 주행 방향에 수직한 방향으로 필라멘트들에 열풍(29)을 인가할 수 있다.

이때, 상기 스트랜드는 빈 중심부(hollow core)를 포함하지 않도록 이루어지는 열수축과 나선형 회전 꼬임으로 원형 단면을 유지할 수도 있고, 필요하다면 스트랜드(25)이 가열 수축부(31)내에서 압착 립 롤(미도시)을 통과하도록 하여 평평한(flat) 단면을 갖는 스트랜드(25)를 만들 수도 있다.

냉각부(34)에서 스트랜드(25)에 부여된 나선형 회전 꼬임 및 불규칙한 파동 형태를 고착(set)한다. 이를 위하여, 나선형 불규칙성을 갖는 킨키 곱슬 텍스처를 나타내는 원인이 되는 나선형 회전 꼬임 및 불규칙한 파동 형태가 흐트러지고 엉키는 것을 방지하기 위하여 스트랜드(25)를 롤투롤 장력 또는 다른 적당한 수단에 의하여 가볍게 압착하면서 공기 흐름, 바람직하게는 차가운 공기 흐름을 냉각부(31)안에서 순환시킬 수 있다.

냉각부(34)의 이전 또는 이후에서 스트랜드(25)를 2~20mm의 닙 간격을 갖는 가열 크림프 롤(crimp roll)(미도시)을 통과시키면 스트랜드(25)는 나선형 회전 꼬임과 더불어 스트랜드(25)의 길이 방향의 웨이브 컬을 함께 갖는 외형을 가질 수 있다.

이에 의하여 얻어진 연속 스트랜드 내의 필라멘트들은 1종의 필라멘트들로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 상기 필라멘트들은 서로 다른 수축률을 갖는 2종 이상의 필라멘트들로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 교차 회전과 함께 이러한 다른 수축률을 동시에 이용하여 더욱 불규칙한 열수축을 일으킴으로써 더욱 불규칙한 킨키 텍스처, 나선형 회전 꼬임, 비정 효과와 더불어 스트랜드(25)의 길이 방향의 웨이브 컬을 함께 갖는 외형을 가질 수 있다.

마지막으로, 안정된 외형과 킨키 곱슬 텍스처를 갖게 된 본 발명에 따른 스트랜드(25)를 제2 와인딩롤(미도시)에 리와인딩하고, 다시 반대 방향으로 해사하여 적당한 길이로 절단하여 패키징한다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 이용하여 더 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

우선 하기와 같은 수축률을 갖는 3종의 가모사를 준비하였다. 이들 필라멘트사의 데니어(de)는 직선상으로 펼친 필라멘트 9000m의 중량(단위: g)을 의미한다.

가모사 1

65mm의 이축 압출기(L(길이)/D(직경) = 28)에서 중합도 1000의 PVC와 통상적인 흐름개선제, 열안정제, 및 산화방지제를 투입하고 컴파운딩을 하여 PVC 펠렛을 얻었다. 이 PVC 펠렛을 50mm 일축 압출기에서 압출 방사하여 42,000 de/300 필라멘트(F) (140 de/모노필라멘트)의 미연신사를 통에 수집하였다. 100개의 통에 있는 약 30,000 필라멘트의 미연신사를 다단계의 수평 열챔버에서 롤-투-롤 2.5배 연신과 열세팅을 하여 130℃에서 수축률이 약 45%를 갖는 1,680,000 de/30,000F(56 de/모노필라멘트)의 가모사를 얻었다.

가모사 2

상기한 이축 압출기에서 중합도 1000의 PVC와 통상적인 흐름개선제, 열안정제, 및 산화방지제를 투입하여 컴파운딩을 하여 얻은 PVC 펠렛을 얻었다. 이 PVC 와 상용성이 좋은 ABS 수지를 70:30의 중량비로 다시 65mm 일축 압출기에서 알로이 컴파운딩하였다. 얻어진 알로이 펠렛을 50mm 일축 압출기에서 압출 방사하여 미연신사 42,000 de/300F (140de/모노필라멘트)를 통에 수집하였다. 100개의 통에 있는 약 30,000 필라멘트의 미연신사를 다단계의 수평 열챔버에서 롤-투-롤 2.5배 연신과 열세팅을 하여 130℃에서 수축률의 합 약 50%를 갖는 1,680,000 de/300F( 56 de/모노필라멘트)의 가모사를 얻었다.

가모사 3

상기한 이축 압출기에서 PC 수지와 PET를 중량비 60:40으로 혼합하여, 이 두폴리머의 말단기를 화학결합시켜 줄 수 있는 상용화제와 함께 컴파운딩하여 PC /PET 알로이 펠렛을 얻었다. 이 알로이 펠렛을 50mm 일축 압출기에서 압출 방사하여 미연신사 42,000 de/300F (140de/모노필라멘트)를 통에 수집하였다. 100 개의 통에 있는 약 30,000 필라멘트의 미연신사를 다단계의 수평 열챔버에서 롤-투-롤 3.68배 연신과 열세팅을 하여 130℃에서 수축율의 합 약 65%를 갖는 1,140,000 de/300F(38 de/모노필라멘트)의 가모사를 얻었다.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4

도 5에 도시한 제조 장치를 이용하여 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 스트랜드를 제조하였다.

상기 3종의 가모사를 원하는 필라멘트 수로 계량 소분하면서 리와인딩 와인딩 롤에 감아 공급부에 설치한 후, 그 각각의 와인딩 롤에 회전 꼬임을 주면서 원사별 수축률을 고려하여 온도 설정된 가열 수축부 내에서의 필라멘트들의 길이 진행 방향에 걸리는 장력을 공급과 인출의 립 롤 속도로 조정하면서 통과시켜시켰다. 이때 필요시 각 필라멘트들의 자율 수축을 방해하지 않도록 모노필라멘트 길이의 수직 상방향으로 적정한 유량의 열풍을 불어주었다. 자기 텍스처를 형성함과 더불어 회전의 나선형 외형이 갖추어지게 되는데, 상기 스트랜드를 직경 D의 원형 단면 및 길이 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 직경(D, 단위: cm)와 나선형 회전 꼬임수의 곱 D*R의 다양한 조건에 따른 경사 길이 효과(내재 비정 효과)와 텍스처의 킨키 곱슬성을 비교하였다.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 공정 조건 및 평가 결과를 하기 표1및 표 2에 종합한다.

아래 표 2-3에서 진밀도/겉보기밀도의 비율 및 필라멘트에 대한 물성은 다음과 같이 평가하였다.

(1) 진밀도/겉보기밀도의 비율

1) 겉보기 밀도의 측정

실시예 및 비교예에서 얻은 스트랜드를 적당히 재단하여 이의 중량을 측정함과 함께, 길이, 폭, 및 두께를 측정하였다. 측정된 중량 및 각 치수로부터, 이하의 식에 기초하여 스트랜드의 겉보기 밀도를 구하였다.

겉보기 밀도 = 스트랜드 중량/스트랜드 부피.

2) 진밀도의 측정

실시예 및 비교예에서 얻은 스트랜드에 대하여 진밀도 측정기기(Micromeritics회사제 AutoPycnometer1320)를 이용하여 헬륨 가스를 이용한 피크노미터법에 의해 상기 스트랜드들의 진밀도를 측정하였다.

3) 진밀도/겉보기밀도의 비율 측정

위에서 얻은 진밀도 값을 겉보기 밀도 값으로 나누어 상기 비율을 얻었다.

(2) A 샘플링한 필라멘트에 대한 물성 및 B 샘플링한 필라멘트에 대한 물성의 측정

주사전사현미경법(SEM)을 이용하여 스트랜드를 관찰하여, 위에서 설명한 A 샘플링 방법 및 B 샘플링 방법에 의하여 시료를 샘플링한 후 화상 관찰에 의하여 평가하였다.

		스트랜드 제조 공정
항목		가열수축부 온도	D	RTM	D*R	필라멘 트 수	제1 롤 속도	제2 롤 속도	수직열 풍량
단위		℃	cm	회전수/m	회전수*cm/m	갯수	m/min	m/min	m3/min
가 모 사 1	비교예 1	120	0.15	150.	22.5	100	25.0	15.0	-
	실시예 1	125	0.50	100.0	50.0	200	28.0	16.0	30
	비교예 2	130	1.90	105.0	199.5	2500	30.0	18.0	10
가 모 사 2	비교예 3	130	0.70	270.0	189.0	600	25.0	12.5	-
	실시예 2	135	1.00	46.0	46.0	500	28.0	14.5	45
	실시예 3	140	2.00	30.0	60.0	1500	30.0	16.0	60
가 모 사 3	실시예 4	95	1.15	31.6	36.3	900	25.0	12.0	20
	실시예 5	100	0.95	30.0	28.5	500	28.0	13.0	30
	비교예 4	120	0.70	12.0	8.4	450	30.0	15.0	40

		스트랜드 물성	A 샘플링한 필라멘트에 대한 물성
항목		진밀도/겉보기밀도의 비율	IRw (0.05)	IRh (0.05)	평균 밑변 길이 (Mw)	평균 높이 (Mh)	미세 텍스처 균일도	프랙탈 균일도
단위		-	%	%	mm	mm	%	%
가 모 사 1	비교예 1	3.17	5.20	4.80	2.80	3.45	65	62
	실시예 1	4.22	5.80	8.80	3.33	1.21	75	89
	비교예 2	1.37	3.20	3.80	0.21	0.18	36	82
가 모 사 2	비교예 3	1.46	4.18	3.50	6.30	2.15	34	85
	실시예 2	8.64	14.50	11.20	2.12	1.52	88	95
	실시예 3	18.14	18.20	9.80	3.12	3.35	94	92
가 모 사 3	실시예 4	9.92	15.6	15.5	2.14	0.98	87	84
	실시예 5	18.25	18.7	16.2	1.21	0.58	92	82
	비교예 4	29.40	13.7	12.4	3.21	2.55	95	60

		B 샘플링한 필라멘트에 대한 물성
항목		경사길이효과(내재비정효과)
단위		L값(도 3)	알파값	베타값	감마값
가 모 사 1	비교예 1	0.67	0.64	0.67	0.97
	실시예 1	2.59	2.56	2.59	1.40
	비교예 2	16.04	16.03	16.04	1.88
가 모 사 2	비교예 3	15.06	15.06	15.06	1.87
	실시예 2	2.27	2.25	2.27	1.36
	실시예 3	3.40	3.38	3.40	1.48
가 모 사 3	실시예 4	1.55	1.53	1.55	1.27
	실시예 5	1.03	1.00	1.03	1.19
	비교예 4	0.10	0.06	0.10	1.01

표 1 내지 3을 참조하면, 비교예 1은 스트랜드 두께가 너무 작고, 텍스처의 불규칙 정도가 다소 부족하며, 미세 텍스처 균일도 또는 미세 텍스처 점유도; 및 프랙탈 균일도(homogeneity of fractal structure)(%))가 각각 70% 미만으로 스트랜드 내 전반적인 필라멘트가 고른 킨키 프랙탈 텍스처가 아니었다. 여기에서 미세 텍스처 균일도(homogeneity of fine texture) 또는 미세 텍스처 점유도(occupancy rate of fine texture)는 위에서 설명한 A 샘플링한 필라멘트의 구간 250cm을 기준으로 밑변 길이(W)가 0.25mm 이상 6.5mm 미만이고, 높이(H)가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만인 구간 길이의 백분율로 정의된다. 프랙탈 균일도는 위에서 설명한 A 샘플링한 필라멘트의 구간 250cm을 기준으로 프랙탈 구조를 갖는 구간의 길이의 백분율을 의미한다.

비교예 2는 스트랜드 D*R 값이 너무 커서 불규칙도, 볼륨 밀도가 부족하고, 텍스처의 킨키 텍스처의 범위를 벗어나고, 미세 텍스처 균일도가 70% 미만이라 스트랜드 전반적으로 고른 킨키 텍스처를 갖지 못했다.

비교예 3은 스트랜드 D*R 값이 너무 높아 불규칙도, 볼륨 밀도가 부족하고, 텍스처의 밑변 길이가 킨키 텍스처의 범위를 벗어나고, 미세 텍스처 균일도가 70% 미만이라 고른 킨키 텍스처를 갖지 못했다.

비교예 4는 스트랜드 D*R 값이 너무 낮아 경사 길이 효과(내재 비정 효과)가 부족하고 스트랜드 내에 집합된 필라멘트가 전반적으로 프랙탈 구조 특성을 나타내지 못했다.

이에 비하여, 본 발명의 파라미터 범위를 만족하는 실시예 1 내지 4의 경우에는 전반적인 필라멘트가 고른 킨키 프랙탈 텍스처 및 경사길이 효과가 좋았고 스트랜드의 볼륨 밀도 역시 우수하였다.

없음

Claims

일정한 외형을 갖고 일 방향으로 연장된 가발용 스트랜드로서,
상기 스트랜드는 비결정성 유기 폴리머, 반결정성 유기 폴리머, 또는 이들의 알로이를 포함하는 40 내지 4000개의 1종 이상의 필라멘트들을 포함하며,
상기 스트랜드 단면의 외경 D는 0.2 cm 이상 3.0 cm 이하이고,
상기 스트랜드는 전체적으로 나선형 회전 꼬임에 의한 나선형 파형(spiral wave)을 나타내며, 이때 상기 스트랜드의 1 미터당 나선형 회전 꼬임수를 R(단위: 회전수/m)이라고 할 때, 상기 D와 상기 R의 곱(product) D*R은 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하이고,
상기 스트랜드의 진밀도(RD)/겉보기밀도(BD)의 비율은 1.5 이상 40 이하이고,
상기 필라멘트들 각각은 열수축에 의하여 형성된 모양과 크기가 일정하지 않은 복수 개의 굴곡부들(windings)을 형성하며, 상기 굴곡부들이 이루는 파동(wave)을 주사형 전자사진 현미경으로 관찰할 때 상기 파동은 진폭과 파장이 일정하지 않은 불규칙한 파동 형태를 나타내며,
이때, 상기 굴곡부들의 전체 갯수를 N, i번째 굴곡부의 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형의 밑변 길이를 Wi, i번째 굴곡부의 상기 삼각형의 높이를 Hi, 상기 밑변 길이의 평균 Mw = sum(Wi,1≤i≤N)/N, 상기 높이의 평균 Mh = sum(Hi, 1≤i≤N)/N. Mw 및 Mh로부터 각각 +/-P % 이상 벗어난 굴곡부들의 백분율을 나타내는 함수 IR(P)를 각각 IRw(P) = sum(F(Wi),1≤i≤N)/N 및 IRh(P) = sum(F(Hi),1≤i≤N)/N으로 정의할 때, IRw(0.05)≥0.05, 또는 IRh(0.05)≥0.05의 조건을 만족하는 불규칙한 텍스처를 갖는 가발용 스트랜드:
이때, 함수 IRw(P)의 정의에서 x≥(1+P)*Mw 또는 x≤(1-P)*Mw의 경우 F(x) = 1, 그 외의 경우, F(x) = 0이고;
함수 IRh(P)의 정의에서 x≥(1+P)*Mh 또는 x≤(1-P)*Mh의 경우 F(x) = 1, 그 외의 경우, F(x) = 0이며,
상기 함수 IR(P) 값은 랜덤하게 샘플링된 30cm 길이의 상기 스트랜드의 랜덤한 위치에서 랜덤하게 샘플링된 10개의 필라멘트들의 각 필라멘트에서 관찰되는 상기 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 빗변의 합이 25cm이 되는 구간을 더한 250cm의 구간(A 샘플링)에 대하여 얻어진 것이다.
제1항에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간에 대하여 평가하였을 때, 상기 스트랜드의 상기 필라멘트들이 갖는 상기 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조(fractal structure)를 이루는 가발용 스트랜드.
제2항에 있어서, 상기 프랙탈 구조 특성은 상기 필라멘트들의 굴곡부들과 상기 나선형 파형이 같은 방향으로 진행하며 나타나는 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상으로 상기 불규칙한 텍스처와 나선형 회전꼬임에 의한 파형이 프랙탈 구조를 이루는 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 스트랜드를 직경 D의 원형 단면 및 길이 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 상기 스트랜드의 D*R은 20 이상 180 (단위: cmㆍ회전수/m) 이하인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 평균 밑변 길이가 0.25mm 이상 6.5mm 미만이고, 평균 높이가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 각각 연결하여 형성되는 삼각형들의 평균 밑변 길이가 0.25mm 이상 4.5mm 미만인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 밑변 길이가 0.25mm 이상 6.5mm 미만이고, 높이가 0.25 mm 이상 6.5mm 미만인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 A 샘플링된 구간의 70% 이상의 굴곡부들 각각의 골과 마루를 연결하여 형성되는 삼각형들의 밑변 길이가 0.25mm 이상 4.5mm 미만인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 스트랜드를 이루는 상기 필라멘트들에 힘을 가하여 길이 방향으로 펴면서 정렬시켰을 때, 상기 스트랜드 단면의 중심 부분에 위치하는 필라멘트가 상기 길이 방향으로 가장 짧게 연장되고, 상기 길이 방향에 수직한 상기 스트랜드 단면의 방사상 방향으로 상기 중심으로부터 멀리 이격될 수록 그 부분에 위치하는 상기 필라멘트가 상기 길이 방향으로 상기 스트랜드의 원길이를 초과하여 더 길게 연장되며, 그 결과 상기 길이 방향으로 연장된 상기 필라멘트들을 상기 길이 방향으로 나란히 폈을 때, 이들의 선단부들을 연결한 선의 윤곽이 역 V(reverse V)자의 형태를 나타내는 가발용 스트랜드.
제10항에 있어서, 상기 길이 방향으로 연장된 상기 필라멘트들을 상기 스트랜드 단면의 중심을 통과하는 길이 방향의 중심선을 중심으로 모았을 때 상기 필라멘트들은 원뿔(circular cone) 형태를 나타내며, 상기 원뿔의 꼭지점이 상기 중심선에 위치하고, 상기 길이 방향으로 연장된 상기 필라멘트들을 상기 스트랜드 단면의 중심을 통과하는 길이 방향의 중심선을 중심으로 모았을 때, 상기 필라멘트들은 원뿔 형태를 나타내며, 상기 원뿔의 꼭지점이 상기 중심선에 위치하는 가발용 스트랜드.
제11항에 있어서, 상기 스트랜드를 직경 D의 원형 단면 및 길이 3D를 갖는 원통 형상으로 재단하였을 때, 상기 중심으로부터 가장 멀리 이격된 부분에 해당하는 상기 스트랜드의 최외각 측면에 위치하는 필라멘트를 상기 길이 방향으로 펼쳤을 때 상기 스트랜드의 원래 길이 3D를 넘어서 연장된 길이 L은 0.5D 이상인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 스트랜드는 비결정성 유기 폴리머, 반결정성 유기 폴리머, 또는 이들의 알로이를 포함하는 40 내지 4000개의 1종의 필라멘트들을 포함하는 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 스트랜드의 상기 필라멘트들 각각은 30 내지 180 denier의 굵기를 갖는 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 각각의 스트랜드들은 서로 분리되어 있거나 결합되어 있는 가발용 스트랜드.
제2항에 있어서, 상기 프랙탈 구조를 이루는 파형이 불특정 방향성의 3차원 파형인 가발용 스트랜드.
제1항에 있어서, 상기 스트랜드는 원형 단면 또는 평평한(flat) 단면을 갖는 가발용 스트랜드.
제15항에 있어서, 결합되어 있는 상기 스트랜드들을 각각의 스트랜드로 분리하였을 때 상기 상호 꼬임에 의한 컬이 형성되는 가발용 스트랜드.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트랜드는 길이 0.5 m 이상인 연속 스트랜드의 형태인 가발용 스트랜드.
제19항에 있어서, 상기 필라멘트들은 1종의 필라멘트로 이루어진 가발용 스트랜드.
제19항에 있어서, 상기 필라멘트들은 서로 다른 수축률을 갖는 2종 이상의 필라멘트들을 포함하는 가발용 스트랜드.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 가발용 스트랜드들을 포함하는 가발.
제19항에 따른 가발용 스트랜드들을 포함하는 가발.
제23항에 있어서, 상기 가발용 스트랜드의 필라멘트들은 1종의 필라멘트로 이루어진 가발.
제23항에 있어서, 상기 가발용 스트랜드의 필라멘트들은 서로 다른 수축률을 갖는 2종 이상의 필라멘트들을 포함하는 가발.
일정한 외형을 갖고 일 방향으로 연장된 가발용 스트랜드로서, 비결정성 유기 폴리머, 반결정성 유기 폴리머, 또는 이들의 알로이를 포함하는 복수 개의 필라멘트들을 포함하는 가발용 스트랜드의 제조방법으로서,
목적하는 양만큼 계량된 복수 개의 상기 필라멘트들이 분리되어 감긴 제1 와인딩 롤을 제1 회전 방향으로 회전시켜 상기 제1 와인딩 롤로부터 복수 개의 상기 필라멘트들을 인출하고, 이와 동시에 상기 제1 와인딩 롤을 상기 제1 와인딩 롤의 좌측 단부 및 우측 단부의 위치가 서로 교환되는 방식으로 회전시키는 제2 회전 방향으로 상기 제1 와인딩 롤을 회전시킴으로써 인출되는 복수 개의 상기 필라멘트들에게 나선형 회전 꼬임을 부여하며, 이때 상기 제1 회전 방향과 상기 제2 회전 방향은 서로 회전 방향이 다른 단계;
복수 개의 상기 필라멘트들을 집속하여 상기 스트랜드를 형성한 후, 상기 스트랜드를, 상기 필라멘트들의 잔류수축률이 20~80%가 되도록 하는 온도 범위로 설정된 가열 수축부를 통과시켜서 상기 필라멘트들을 열수축시켜 상기 스트랜드에 상기 불규칙한 굴곡부들에 의한 텍스처를 형성하는 단계;
상기 스트랜드를 냉각시켜서 상기 스트랜드에 형성된 상기 나선형 회전 꼬임 및 상기 불규칙한 굴곡부들에 의한 텍스처를 안정화하는 단계; 및
상기 스트랜드를 제2 와인딩롤에 리와인딩하는 단계를 포함하며,
이에 의하여 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 스트랜드를 얻는, 가발용 스트랜드의 제조방법.
제26항에 있어서, 상기 제1 회전 및 상기 제2 회전 중의 적어도 하나의 속도 또는 방향을 제어하여 상기 스트랜드에 형성되는 나선형 회전 꼬임수, 불규칙한 굴곡부들에 의한 텍스처, 비정 효과, 및 동시에 제조되고 있는 상기 스트랜드들의 분리 또는 결합 상태 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 조절하는, 가발용 스트랜드의 제조방법.
제26항에 있어서, 상기 가열 수축부내에서 상기 스트랜드에 걸리는 장력을 조절함으로써 상기 필라멘트들이 최대한 구속받지 않은 상태에서 자기 수축을 할 수 있도록 하여, 상기 스트랜드에 형성되는 불규칙한 굴곡부들에 의한 텍스처를 조절하는, 가발용 스트랜드의 제조방법.
제26항에 있어서, 상기 스트랜드들이 상호꼬임에 의해 서로 분리성을 갖도록 결합시키고, 결합되어 있는 상기 스트랜드들을 분리하였을 때 상기 상호꼬임에 의한 컬이 형성될 수 있도록 하는 가발용 스트랜드의 제조방법.