JPH03185103A - 人工毛髪用太単糸繊度複合繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は単糸繊度１０ｄ以上の人工毛髪用太単糸繊度の
複合繊維に関するものである。更に詳しくは人工毛髪と
して重要な特性である形態安定性、耐熱性に優れ、特に
吸湿時の寸法安定性やカール処理などの熱セット性に優
れた特性を有する複合繊維を提供することにある。

［従来の技術］ 従来、かつら用人工毛髪としては塩化ビニルを共重合し
たアクリル系繊維およびポリアミド系繊維などがよく知
られている。

通常、塩化ビニルを共重合したアクリル系繊維は溶液紡
糸により、繊維の表面は凹凸状になっており、天然毛髪
の有する鱗状の表面に類似しているため、艶消し効果が
高く、かつら用人工毛髪として多く用いられている。

しかしながら、塩化ビニルを共重合したアクリル系繊維
は融点が低く、耐熱性が悪いために、かつらでのパーマ
などの熱セット性が悪く、ぬるま湯などでの洗浄でもそ
のカールがとれてしまうといった問題があった。

一方、ポリアミド系繊維は柔軟性があり、熱セット性は
良いものの、溶融紡糸しているために、繊維の表面は平
滑であり、かつ単繊維繊度が太いため繊維表面での鏡面
光沢が強く、そのままではかつら用人工毛髪として用い
ることはできなかった。

そこでポリアミド系人工毛髪用繊維として、天然毛髪に
近づけるため、その鏡面光沢を抑制する様々な努力がな
されている。

例えば、特開昭６２−１５６３０８号公報および特開昭
６２−１５６３０９号公報には、溶融紡出した溶融紡糸
可能樹脂からなる単繊維を少なくとも３０℃の温水浴中
で冷却させるに際し、冷却速度を調節することによって
該単繊維表面皺状構造あるいは凹凸構造を形成する人工
毛髪用繊維の製造方法が提案されている。

また特開平１−２８２３０９号公報には、繊維表面に皺
状凹凸を有するとともに、耐湿熱性および形態安定性を
改良するために、ハロゲン化第−銅およびアルカリ金属
のハロゲン化物あるいはアルカリ土類金属のハロゲン化
物を含有したナイロン４６重合体組成物を繊維表面に有
する人工毛髪用ポリアミド繊維が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記特開昭６２−１５６３０８号公報および特開昭６２
−１５６３０９号公報の方法で得られる繊維、および特
開平１−２８２３０９号公報で提案されているポリアミ
ド系繊維は確かに表面皺状構造あるいは凹凸構造を有し
ているものの、湿潤時の寸法安定性は悪く、かつポリア
ミド系繊維のモジュラスの低さにより人工毛髪用繊維と
しては柔軟すぎるといった欠点を有していた。

本発明は上記問題点を克服することにより、人工毛髪と
して重要な特性である形態安定性、耐熱性に優れ、特に
吸湿時の寸法安定性やカール処理などの熱セット性に優
れた特性を有し、かつ表面皺状構造を有する人工毛髪用
繊維として好適な複合繊維を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］上記目的を
遠戚するため、本発明の構成は、（１）実質的にエチレ
ンテレフタレート単位を主成分とするポリエステルを芯
成分とし、ポリアミドを鞘成分とする芯鞘型複合構造を
有する複合繊維であって、前記芯成分および鞘成分に対
する芯成分の割合が３０〜９０重量％であり、かつ下記
（イ）〜（）））の特性を有することを特徴とする単糸
繊度１０ｄ以上の人工毛髪用太単糸繊度複合繊維。

（イ）複合繊維を１１０Ｈｚで測定した２０℃の動的弾
性率（Ｅ゛、。）が８×１０４ｄｙｎｅ／デニール以上
、および１５０℃の動的弾性率（Ｅ”１．。）が３×１
０４ｄｙｎｅ／デニール以上で、かつ力学的正接弾性率
（ｔａｎδ）曲線における主分散ピーク温度（Ｔα）が
１４０℃以上であること。

（ロ）複合繊維の鞘部分の複屈折率が４５×１０−３以
下であること。

（ハ）複合繊維表面の全域に幅が０．１〜５μ、長さが
０．１〜１００μの多数の凹凸が均一にあり、該凹凸が
繊維軸方向に長く筋状に形成されていること。

（２）極限粘度（〔η〕）が０．８０以上の実質的に高
重合度ポリエチレンテレフタレートからなるポリマが芯
部を形成し、硫酸相対粘度が２，８以上の高重合度ポリ
アミドポリマが鞘部を形成し、芯部および鞘部に対する
芯部比率が３０〜９０重量％である芯鞘型複合繊維の溶
融紡糸において、液冷による急冷固化後、繊維表層結晶
化促進装置を通過せしめ、その後２段以上に多段延伸し
、その後油剤を付与し巻取り、（イ）〜（ハ）の特性を
有することを特徴とする人工毛髪用太単糸繊度複合繊維
の製造方法。

（イ）複合繊維を１１０Ｈｚで測定した２０℃の動的弾
性率（Ｅ′２゜）が８×１０４ｄｙｎｅ／デニール以上
、および１５０℃の動的弾性率（Ｅ’　ｓｓ。）が３×
１０４ｄｙｎｅ／デニール以上で、かつ力学的正接弾性
率（ｔａｎδ）曲線における主分散ピーク温度（Ｔα）
が１４０℃以上であること。

（ロ）複合繊維の鞘部分の複屈折率が４５×１０−”以
下であること。

（ハ）複合繊維表面の全域に幅が０．１〜５μ、長さが
０．１〜１００μの多数の凹凸が均一にあり、該凹凸が
繊維軸方向に長く筋状に形成されていること、 からなる。

本発明複合繊維は上記構成からなるが、特に本発明の目
的とする、従来技術では達せられなかった、人工毛髪と
して重要な特性である形態安定性、耐熱性の改良、吸湿
時の寸法安定性やカール処理などの熱セット性の向上、
および表面皺状構造の形成等は複合繊維の特定された動
的粘弾性及びポリアミド繊維部分の特定された複屈折お
よび、繊維表面部分の凹凸構造の組合せからなるパラメ
ーターによって示すことができる。

以下に本発明を構成する各要素の内容とその作用効果に
ついて詳述する。

本発明複合繊維の芯成分となるポリエステルは実質的に
ポリエチレンテレフタレート単位からなるポリエステル
が好ましい。ポリエチレンテレフタレートポリマの物理
的、化学的特性を実質的に低下させない程度、例えば１
０％未満の共重合成分を含んでも良い。共重合成分とし
てはイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニ
ルジカルボン酸等のジカルボン酸、及びエチレンオキサ
イド、プロピレングリコール、ブチレングリコール等の
ジオール成分を含んでいてもよい。

本発明複合繊維の強度７．Ｏｇ／ｄ以上を得るために芯
成分のポリエチレンテレフタレート繊維は極限粘度〔η
〕は０．７以上、好ましくは０．８以上と高粘度である
。

一方、ポリアミド鞘成分はポリカプラミド、ポリヘキサ
メチレンアジパミド、ポリテトラメチレンアジパミド、
ポリへキサメチレンドデカミド、ポリへキサメチレンド
デカミド等の通常のポリアミドからなるが、ポリヘキサ
メチレンアジパミド系ポリマが好ましい。

ポリエステル芯成分と同様ポリアミド鞘成分ポリマも高
強度複合繊維を得るために高重合度が必要であり、硫酸
相対粘度で２．８以上、好ましくは３．０以上である。

ポリアミド鞘成分には耐熱性、耐候性を向上させるため
に、銅塩、及びその他の有機、無機化合物を添加するこ
とが好ましい。特に沃化銅、酢酸銅、塩化銅、ステアリ
ン酸銅等の銅塩を銅として３０〜５００ｐｐｍと沃化カ
リウム、沃化ナトリウム、臭化カリウム等のハロゲン化
アルカリ金属を０．０１〜０．５重量％、及び／或は有
機、無機の燐化合物を０．０１〜０．１重量％含有させ
ることが好ましい。

本発明複合繊維のポリエステル芯成分の割合は３０〜９
０重量％である。ポリエステル成分が３０重量％未満で
は目的とする複合繊維としてのモジュラス及び寸法安定
性をポリエステルに近づけることはできない。一方、９
０重量％以上をポリエステル芯成分が占めると、繊維が
硬くなり、人工毛髪用繊維としては好ましくない。

本発明複合繊維はポリアミド鞘成分の配向が低いことが
特徴である。即ちポリアミド鞘成分の複屈折は４５Ｘ１
０−”以下、更に好ましくは４２Ｘ１０−”以下と延伸
糸としては低配向である。複屈折が４５×１０４−”を
超える場合、ブラッシングなど繰り返し疲労を加えた時
切断するなど耐久性の優れた複合繊維は得られない。

なお芯鞘複合繊維の鞘部複屈折の測定はそのまま透過干
渉顕微鏡で測定する。

また本発明複合繊維は高動的弾性率を有する。

１１０Ｈｚで測定した２０℃の動的弾性率（Ｅ２゜）が
８×１０４ｄｙｎｅ／デニール以上、および１５０℃の
動的弾性率（Ｅ’ｒｓ。）が３×１０’ｄｙｎｅ／デニ
ール以上で、かつ力学的正接弾性率（ｔ　ａｎδ）曲線
における主分散ピーク温度（Ｔα）が１４０℃以上とな
っている。

１１０Ｈｚで測定した２０℃の動的弾性率（Ｅ２゜）が
８×１０４ｄｙｎｅ／デニール未満、あるいは１５０℃
の動的弾性率（Ｅ’１ｇ。）が３×１０’ｄｙｎｅ／デ
ニール未満、あるいは力学的正接弾性率（ｔａｎδ）曲
線における主分散ピーク温度（Ｔα）が１４０℃未満の
場合、人工毛髪用繊維として重要な形態安定性、耐熱性
が劣り、特に吸湿時の寸法安定性は悪くなる。

また更に本発明繊維は繊維表面の全域に幅が０．１〜５
μ、長さが０．１〜１００μの多数の凹凸が均一にあり
、該凹凸が繊維軸方向に長く筋状に形成されている。該
凹凸の幅および長さがそれぞれの範囲より小さくなると
、艶消し効果が少なく、人工毛髪として著しく外観を損
なっている。該凹凸の幅および長さがそれぞれの範囲よ
り大きくなると、ざらついた触感となり、またブラッシ
ングなどで毛髪切れになるなどの欠点が生じる。

なお、繊維の断面形状は通常の丸断面でもよいし、多葉
の変形断面や中空断面でもよい。また、着色料としてカ
ーボンブラックやその他の顔料を含有させてもよい。

以上の特徴を有する本発明複合繊維は以下に示す新規な
方法によって製造される。

前記したポリエステル芯成分のポリマ物性を得るために
は、極限粘度〔η〕が０．７５以上、通常は０．８５以
上の実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリ
マを用いる。

ポリアミド鞘成分ポリマは硫酸相対粘度で２゜８以上、
通常は３．０以上の高重合度ポリマを用いる。

該ポリマの溶融紡糸には２基のエクストルーダー型紡糸
機を用いることが好ましい。それぞれのエクストルーダ
ーで溶融されたポリエステル及びポリアミドポリマを複
合紡糸パックに導き、複合紡糸用口金を通して芯部にポ
リエステル、鞘部にポリアミドを配した複合繊維として
紡糸する。

紡出後フィラメントは口金直下に設置した長さ２０〜３
００ｍｍ、温度２００℃〜４００℃に加熱された窒素ガ
スまたは過熱水蒸気等の不活性ガスで充満された高温雰
囲気中を通過させた後、１０℃以下の冷却液中で急冷す
る。上記口金下の高温雰囲気は口金の直下に筒（以下加
熱筒と言う）を設け、上記不活性ガスを吹込むことによ
って行なう。

冷却液としては水、ｎ−へキサン等脂肪族炭化水素、ト
ルエン等芳香族炭化水素、デカリン等脂環族炭化水素、
トリクロルエチレン、トリクロロトリフルオロエタン、
テトラクロロジフロロエタン等ハロゲン化炭化水素、あ
るいはこれらの混合物等ポリアミドに不活性な液体が用
いられる。

冷却したフィラメントは５０ｍ／分を越えない速度で引
取るが、冷却したフィラメントを液浴から引き出したの
ち、該溶液と引取りロールの間で低圧のスチームを充満
させた筒状の加熱装置中を通過させる。スチーム処理に
使用するスチームは飽和水蒸気でも５０重量％以上の水
分を含む過熱蒸気でもよいが、圧力としては２０〜３０
０　ｍ　ｍ　Ｈ＊　０の低圧が好ましい。該装置内雰囲
気温度は６０〜１６０℃、スチーム処理筒滞留時間は０
．０１〜１．０秒とすることが好ましい。

スチーム処理が本発明条件からはずれた、即ち圧力２０
　ｍ　ｍ　Ｈ＊　０未満、温度６０℃未満、滞留時間０
．０１秒未満であると本発明効果が得られず、一方圧力
３００　ｍ　ｍ　Ｈ＊　０を越え、温度１２０℃、滞留
時間が１．０秒を越えると、内層部の高配向構造形成が
疎外され、この場合も本発明効果が得られない。

スチーム処理を受けたモノフィラメントは引取りロール
で引取ったのち、連続的に１段以上の多段延伸を行なう
。

まず１段延伸は温度条件１５０℃〜２１０℃に加熱した
熱媒中又は１５０℃〜４００℃の加熱気体中を０．０１
秒〜２秒の滞留時間で通過させながら延伸比３．０〜５
．０倍で延伸する。

１段延伸後のフィラメントは連続して０．　９〜１．０
５倍の延伸比で１７０〜２１０℃の熱媒中又は１５０℃
〜４００℃の加熱気体中を０゜０１〜１．５秒間通過さ
せ、２段以上の延伸を行なう。この２段目の延伸が弛緩
熱処理の場合、次いで該熱処理フィラメントを連続して
再延伸し、３段目の延伸をするが、２段あるいは３段の
延伸比は通常１．０５〜２．０倍とし、全延伸比が３．
５〜６．０倍となるように高倍率で延伸する。３段以上
の延伸は１８０〜２２０℃の熱媒中又は２５０℃〜４５
０℃の加熱気体中を０．０１〜３秒間通過させて行なう
。

なお延伸・熱処理用熱媒はポリエチレングリコール、グ
リセリン、シリコーン等ポリアミドに対し不活性な液体
を用いる。又加熱気体としては蒸気浴、Ｎ、浴等ポリア
ミドに対し不活性な加熱気体を用いる。

上記多段延伸を終了したフィラメントは次いで温水浴中
又は高温気体浴中を通過させ、フィラメントに付着した
熱媒および又は延伸工程で生じた歪を除いた後、仕上げ
剤を付与して巻取る。温水処理は通常６０℃以上の温水
浴を０゜０１〜３秒間、０．９〜１．０の延伸比で通過
させ、高温気体処理の場合は２００〜４００℃で０．０
１〜３秒間０．９〜１．０の延伸比で通過させる。また
仕上げ剤は通常静電気防止剤および潤滑剤を主成分とし
、フィラメントに対し０．０２〜０．５重量％付与させ
る。

以上の方法によって得られる前記本発明ポリアミドモノ
フィラメントは前記物性及び繊維構造の特徴を有する。

次に実施例に基づいて説明するが、本発明明細書本文、
及び実施例中に記載した繊維特性、及び測定法は次の通
りである くポリエステル芯繊維の特性〉 （ａ）極限粘度〔η〕　： 試料をオルソクロロフェノール溶液に溶解し、オストワ
ルド粘度計を用いて２５℃で測定した。

くポリアミド鞘繊維の特性〉 （ｂ）硫酸相対粘度ηｒ： 試料０．２５ｇを９８％硫酸２５ｃｃに溶解し、オスト
ワルド粘度計を用いて２５℃で測定した。

（ｃ）複屈折： カールツアイスイエナ社（東独）製の透過定量型干渉顕
微鏡を用いて、干渉縞法によって繊維フィラメントの側
面から観察した平均複屈折を求めた。繊維の表面から中
心に２μ間隔でポリアミド繊維部分のみを測定した。

く複合繊維の特性〉 （ｄ）動的弾性率（Ｅ′、。、Ｅ′１．。）および主分
散ピーク温度（Ｔα）： （株）オリエンチック社製“Ｖｉｂｒ。

ｎＤＤＶ−ＩＩ”を用い、振動数１１０Ｈｚ。

昇温速度３℃／分で空気浴中で測定した。

（ｅ）走査電子顕微鏡による繊維表面の観察：電界放射
型走査電子顕微鏡である日立（株）製Ｓ−８００型を用
い、加速電圧６ＫＶで繊維表面を観察した。

（ｆ）引張強度、引張伸度： ＪＩＳ　　Ｌ１０１７の定義及び測定法によった。

（ｇ）剛軟度： 繊維学会誌、９，６１７．（１９５３）に示された振動
リード法により求められる曲げ弾性率Ｅ　ｂ　（ｄ　ｙ
　ｎ　ｅ／　ｃｍ’）で表わした。

（ｈ）湿潤時寸法安定性： 試料を総状にとり、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調節室
で２４時間以上放置した後、試料のＯ，Ｉｇ／ｄ　に相
当する荷重を掛けて測定した長さＬＯの試料を無緊張状
態で５０℃、９５％ＲＨの恒温恒湿槽中で１０時間処理
する。処理直後のサンプル長さＬｌを測定し、次式によ
り得られる、湿潤伸長率で表わした。

湿潤伸長率（％＞　−（ＬＩ　　ＬＯ）　／　Ｌ。

×１００ ［実施例コ 実施例１，２および比較例１〜３ 極限粘度〔η〕１．０５、カルボキシル末端基濃度１０
．　５　ｅ　ｑ／１０’ｇのポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）および沃化鋼０．０２重量％と沃化カリウ
ム０．１重量％を含むヘキサメチレンアジパミド（Ｎ６
６：硫酸相対粘度ηｒ３．８）をそれぞれ３０φ工クス
トルーダー型紡糸機で溶融し、複合紡糸バックに導き、
芯鞘複合紡糸口金より芯部にポリエチレンテレフタレー
ト、鞘部にポリアミドの複合繊維として紡出した。芯成
分及び鞘成分の割合は第１表のように変化させた。口金
は孔径０，７ｍｍφ、孔数２０ホールを用いた。ポリマ
ー温度はポリエチレンテレフタレートを２９５℃、ポリ
アミドを２９０℃でそれぞれ溶融し、紡糸パック温度を
３００℃として紡出した。口金直下には１５ｃｍの加熱
筒を取り付け、筒内雰囲気温度を２９０℃となるように
加熱した。雰囲気温度とは口金面より１０ｃｍ下の位置
で、且つ最外周糸条より１ｃｍ離れた位置で測定した雰
囲気温度である。その後フィラメントを５℃に冷却され
たテトラクロロジフロロエタンとトルエンの８０　：　
２０重量比からなる混合液で冷却した。

冷却浴から引出したフィラメントにスチームを温度９０
℃、第１表に示すスチーム圧で０．１８秒間処理した後
、３０ｍ／分の速度で引取りロールによって引取った該
フィラメント次いで連続して１８０℃に加熱した、長さ
１５ｃｍのポリエチレングリコール浴中で３，５倍に延
伸した（１段延伸）。次に連続して２００℃、長さ１０
０ｍのポリエチレングリコール浴中で０゜９５倍の延伸
比で熱処理した（２段延伸）。次で更に連続して２１０
℃、長さ５０ｃｍのポリエチレングリコール浴中１．２
倍で３段目の延伸を行なった。延伸を終ったフィラメン
トは次いで浴温９０℃、長さ１００ｃｍの温水浴中を０
．９５倍の延伸比で通過させた後仕上げ剤を付与して巻
き取った。

得られたフィラメントの繊度は５０デニールで、ナイロ
ン鞘部フィラメントの相対粘度（ηｒ）は４．０であっ
た。

得られた人工毛髪用複合繊維の物性を第１表に示した。

実施例１および２、また比較例１および３の繊維表層に
は巾約０．０！５μ、長さ約３μの縞状の凸凹が均一に
無数形成されていた。

実施例１および２は柔軟度が入毛に近く、湿温時の寸法
安定性が良いため、人工毛髪として好ましい。一方、比
較例１は硬く、比較例２は鏡面光沢が強く、比較例３は
湿潤時の寸法安定性が悪いため、いずれも人工毛髪とし
て適していない。

（以下余白） 第１表 ［発明の効果］ 本発明の複合繊維は形態安定性、耐熱性に優れ、特に吸
湿時の寸法安定性やカール処理などの熱セット性に優れ
ており、かつ繊維の表面が皺状凹凸構造を有しているの
で、艶消し効果があり、人工毛髪用繊維として好適であ
る。特に洗濯時あるいはドライヤを用いた時の熱的およ
び湿的寸法安定性に優れており、繊維の剛軟性が適度で
あるため、天然毛髪に近いかつら製品を提供することが
できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的にエチレンテレフタレート単位を主成分と
   するポリエステルを芯成分とし、ポリアミドを鞘成分と
   する芯鞘型複合構造を有する複合繊維であって、前記芯
   成分および鞘成分に対する芯成分の割合が３０〜９０重
   量％であり、かつ下記（イ）〜（ハ）の特性を有するこ
   とを特徴とする単糸繊度１０ｄ以上の人工毛髪用太単糸
   繊度複合繊維。 （イ）複合繊維を１１０Ｈｚで測定した２０℃の動的弾
   性率（Ｅ′＿２＿０）が８×１０＾４ｄｙｎｅ／デニー
   ル以上、および１５０℃の動 的弾性率（Ｅ′＿１＿５＿０）が３×１０＾４ｄｙｎｅ
   ／デニール以上で、かつ力学的正接弾性率 （ｔａｎδ）曲線における主分散ピーク温 度（Ｔα）が１４０℃以上であること。 （ロ）複合繊維の鞘部分の複屈折率が４５×１０＾−＾
   ３以下であること。 （ハ）複合繊維表面の全域に幅が０．１〜５μ、長さが
   ０．１〜１００μの多数の凹凸が均 一にあり、該凹凸が繊維軸方向に長く筋状 に形成されていること。
2. （２）極限粘度（〔η〕）が０．８０以上の実質的に高
   重合度ポリエチレンテレフタレートからなるポリマが芯
   部を形成し、硫酸相対粘度が２．８以上の高重合度ポリ
   アミドポリマが鞘部を形成し、芯部および鞘部に対する
   芯部比率が３０〜９０重量％である芯鞘型複合繊維の溶
   融紡糸において、液冷による急冷固化後、繊維表層結晶
   化促進装置を通過せしめ、その後２段以上に多段延伸し
   、その後油剤を付与し巻取り、（イ）〜（ハ）の特性を
   有することを特徴とする人工毛髪用太単糸繊度複合繊維
   の製造方法。 （イ）複合繊維を１１０Ｈｚで測定した２０℃の動的弾
   性率（Ｅ′＿２＿０）が８×１０＾４ｄｙｎｅ／デニー
   ル以上、および１５０℃の動 的弾性率（Ｅ′＿１＿５＿０）が３×１０＾４ｄｙｎｅ
   ／デニール以上で、かつ力学的正接弾性率 （ｔａｎδ）曲線における主分散ピーク温 度（Ｔα）が１４０℃以上であること。 （ロ）複合繊維の鞘部分の複屈折率が４５×１０＾−＾
   ３以下であること。 （ハ）複合繊維表面の全域に幅が０．１〜５μ、長さが
   ０．１〜１００μの多数の凹凸が均 一にあり、該凹凸が繊維軸方向に長く筋状 に形成されていること。