JPH09324315A - ポリエステル系人工毛髪及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた難燃性及び深色性を有すると共に、光
に対して褪色し難いポリエステル系人工毛髪を提供す
る。 【解決手段】 例えば脂肪族ジカルボン酸等をポリエチ
レンテレフタレートに５〜２０モル％共重合した、ガラ
ス転移温度が３５〜６０℃のポリエステルからなるポリ
エステル系人工毛髪。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエステル系人
工毛髪に関するものである。さらに詳しくは、十分なし
なやかさ、セット性、耐熱性、耐光性等の特性を有する
と共に、優れた難燃性及び深色性をも発現し得るポリエ
ステル系人工毛髪及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】かつら、ヘアーウイッグ、付け毛、ヘア
ーバンド等に用いられてる人工毛髪の素材としては、従
来難燃性等の特徴を生かしてモダクリルが多く使用され
てきた。ところが、モダクリルはセット性が不十分であ
るため、近年、セット性に優れている（セットしやすく
かつその保持性も良好）と共に、光に対する褪色が少な
く、抗張力、耐熱性といった特性も良好なポリエチレン
テレフタレートに代表されるポリエステルを主成分とす
る繊維が用いられるようになってきた。

【０００３】しかるに、ポリエチレンテレフタレートを
初めとするポリエステル繊維は、そのまま人工毛髪とし
て使用すると難燃性が不十分であるとか、深色性すなわ
ち色の深みが不十分であるといった問題があり、その展
開は制限されている。

【０００４】従来ポリエステル繊維に難燃性を付与する
方法としては、ポリエステルポリマーに例えばリン原子
を含有する難燃モノマーを共重合する方法や、ポリエス
テル繊維に難燃剤を吸尽させる方法などが知られてい
る。前者の難燃モノマーを共重合する方法としては、例
えば特公昭５５−４１６１０号公報には、リン原子が環
員子となっていて熱安定性の良好なリン化合物を共重合
する方法、また特公昭５３−１３４７９号公報には、カ
ルボキシホスフィン酸を共重合する方法が提案されてい
る。一方、後者の難燃剤を吸尽させる方法としては、特
公平３−５７９９０号公報には、微粒子のハロゲン化シ
クロアルカン化合物をポリエステル繊維に吸尽させる方
法、また特公平１−２４９１３号公報には、臭素原子含
有アルキルシクロヘキサンを吸尽させる方法などが提案
されている。

【０００５】これらの難燃化技術を人工毛髪に適用した
ものとしては、例えば特開平３−２７１０５号公報、特
開昭５−３３９８０５号公報等に、リン化合物を共重合
したポリエステル繊維が提案されている。しかしなが
ら、人工毛髪には高い難燃性が要求されるため、これら
の共重合ポリエステルを人工毛髪に使用するためにはそ
の共重合量を多くしなければならず、その結果、ポリエ
ステルの耐熱性が大幅に低下して製糸が困難となるとい
う問題がある。

【０００６】一方、前記のポリエステル繊維に難燃剤を
吸尽せしめる方法では、その吸尽量を多くするために、
例えば吸尽処理温度を１５０℃以上の高温にする必要が
あるとか、処理時間を生産性を無視した長時間にする必
要があるとか、あるいは難燃剤が吸尽されない率を見込
んだ大量の難燃剤を使用しなければならないといった問
題があり、繊維の物性が損なわれたり、人工毛髪のコス
トが極めて高くなる等の障害があった。

【０００７】また人工毛髪の別の要求特性としては、光
沢のある深色性があり、このために高い染料吸尽量が要
求されている。

【０００８】このように人工毛髪においては、染料と難
燃剤とが同時に高い量吸尽（又は共重合）されているこ
とが要求されるが、これらの要求に対して、従来のポリ
エステル系人工毛髪は満足し得る水準までには到達して
いなかった。

【０００９】一方、染料や難燃剤等の改質剤を容易に吸
尽させるために、繊維構造を変えて非晶部の配向度を下
げる方法が種々提案されているが、かかる方法だけでは
吸尽量の改善は不十分である。また第３成分を共重合し
て改質剤を吸尽しやすくする方法も提案されているが、
共重合成分の種類によってその特性が大きく変動し、染
料の吸尽性と、力学的特性、耐熱性、耐光性等の特性と
を同時に満足させ、人工毛髪として使用し得るものはま
だ見出だされていない。すなわち、単に共重合量を増や
して染料の吸尽性を向上させるのでは、融点が大幅に低
下して耐熱性が不十分となり、また融着といったトラブ
ルも発生しやすくなる。一方ポリエチレングリコール等
の分子量が数千のポリオキシアルキレングリコールを共
重合して融点を高く保ちながら吸尽性を向上させるので
は、耐光性に劣るため使用中に色が褪せやすく、くたび
れ感を生じるという問題があった。

【００１０】このように、難燃性、深色性及び光に対す
る褪色が少なく、しかもポリエステルの特徴である易セ
ット性、セット保持性等に優れたポリエステル系人工毛
髪は、いまだ得られていないのが現状である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記を背景
になされたもので、その目的は、優れた難燃性及び深色
性を有し、しかも光に対して褪色し難い特性を有するポ
リエステル系人工毛髪及びその製造方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、難燃剤や染料等の改質剤の吸尽（吸
着）について、特に吸尽速度に影響を与える要因につい
て鋭意検討した結果、ポリエステル繊維の非晶部分の構
造をルーズ（低配向）にするだけでは不十分で、非晶部
分の分子鎖自体の動き易さが重要な因子となることを見
出だし本発明に到達した。

【００１３】すなわち、本発明によれば、「ガラス転移
温度が３５〜６０℃のポリエステルからなるポリエステ
ル系人工毛髪。」が提供され、また、「ガラス転移温度
が３５〜６０℃のポリエステルからなる繊維を、１１０
〜１４０℃の温度で、染色と難燃剤吸尽加工とを同時に
行うことによって、染料を２重量％以上、かつ難燃剤を
２重量％以上吸尽せしめるポリエステル系人工毛髪の製
造方法。」が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の人工毛髪を構成するポリ
エステルは、繊維中の難燃剤や染料が十分な拡散速度で
移動するためには、そのガラス転移温度が３５〜６０
℃、好ましくは４０〜５５℃の範囲にあることが必要で
ある。ガラス転移温度が６０℃を越える場合には、繊維
の力学的特性を損なうことなく、繊維内で上記剤を十分
移動させることが困難となるため、剤を十分な量吸尽さ
せることができなくなる。一方、ガラス転移温度が３５
℃未満の場合には、剤の吸尽は十分であるが、人工毛髪
の使用中にこれらの剤が繊維表面にブリードアウトして
き、これが太陽光等により分解して色あせしやすくなる
などの欠点が目立つので好ましくない。

【００１５】次に、上記のようなガラス転移温度を有す
るポリエステルについて述べる。従来難燃性、染色性、
その他の特性を改善するため、ポリエステル特にポリエ
チレンテレフタレートに第３成分を共重合したポリエス
テルが種々開示されている。例えば難燃性を付与するた
め、リン原子を含有するモノマーを共重合したポリエス
テルが、特公昭５５−４１６１０号公報、特公昭５３−
１３４７９号公報等に開示され、かかるポリエステルを
人工毛髪にすることも特開平３−２７１０５号公報、特
開昭５−３３９８０５号公報等に開示されている。しか
し、これらのポリエステルはその共重合割合を多くしす
ぎると耐熱性が著しく低下するため、共重合量を５モル
％以上にすることは困難で、ガラス転移温度はせいぜい
６５℃程度までしか低下していない。このため、人工毛
髪としての十分な難燃性を付与する目的でさらに難燃剤
を吸尽させようとしてもその吸尽量は不十分であった。

【００１６】一方、ポリエチレンテレフタレートによく
共重合されるイソフタル酸成分は、得られるポリマー分
子鎖の剛直性をそれ程低下させないため、得られる共重
合ポリエステルのガラス転移温度はそれ程低下していな
い。

【００１７】したがって、本発明においては共重合成分
は、分子鎖の運動性が良好な脂肪族成分が好ましく、特
にα，ω−ポリメチレンジオール又はジカルボン酸（メ
チレン基の一部が酸素等のヘテロ原子に置換されていて
もよい）が好ましい。具体的には、ジエチレングリコー
ル、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、マロン酸、コハク酸、ア
ジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ド
デカン二酸等が好ましい例としてあげられる。これらの
中では、ジオール成分よりもジカルボン酸成分の方が、
ポリエステル重合反応における真空系への飛散の問題が
発生し難いのでより好ましく、特にアジピン酸が、得ら
れる人工毛髪の特性に優れ、しかもコストが安いので工
業的価値が大きく好ましい。なお、共重合させる基にな
るポリエステルはポリエチレンテレフタレートが好まし
く、ポリブチレンテレフタレートのようなメチレン鎖の
長いグリコールを用いたポリアルキレンテレフタレート
では、ガラス転移温度が低くなりすぎるので本発明の目
的を達成することはできない。

【００１８】このような共重合成分の共重合量は、余り
に少ないと十分ガラス転移温度を低下させることができ
なくなるので、ポリエステルの全酸成分を基準として５
〜２０モル％の範囲が適当である。共重合量が５モル％
未満の場合には、ガラス転移温度を６０℃以下に低下さ
せることが困難となり、一方２０モル％を越える場合に
は、ガラス転移温度が３５℃未満となりやすく、また共
重合ポリエステルの融点が２００℃以下となって耐熱性
が不十分となり、繊維の融着等の欠点が生じやすくな
る。

【００１９】なお、平均分子量が４００〜４０００程度
のポリエチレングリコールのような直鎖のポリオキシア
ルキレングリコールを共重合してもガラス転移温度を下
げることは可能である。しかし、本発明でいうポリエス
テルには、このようなポリエーテル鎖が導入されたブロ
ック共重合体は含まれない。ポリエーテルエステルブロ
ック共重合体では、目的のガラス転移温度まで低下させ
ると、ポリオキシアルキレングリコールが有する特性、
すなわち耐光性に劣るために使用中色あせしやすく、く
たびれ感を生じやすい、耐薬品性に劣るためにスプレー
や毛髪用化粧品によってその特性が容易に変化する、非
常に燃えやすいため大量の難燃剤を吸尽させる必要があ
る等の欠点を有するので好ましくない。

【００２０】上記の本発明にかかるポリエステルは、ガ
ラス転移温度を低下させるための共重合成分以外は、融
点を低下させない（耐熱性）という観点からは共重合し
ないほうが好ましいが、本発明の目的を阻害しない範囲
内であれば、例えばイソフタル酸、５−ナトリウムスル
ホイソフタル酸等の成分を共重合してもよく、さらに艶
消し剤、制電剤、カチオン可染剤、紫外線吸収剤、酸化
防止剤等の各種添加剤を配合してもよい。

【００２１】本発明においては、上記のポリエステルか
らなる繊維に染料及び難燃剤を吸尽せしめて人工毛髪と
する。この際、染料及び難燃剤の吸尽量は、十分な深色
性と難燃性とを満たすために、繊維重量を基準としてい
ずれも２重量％以上、特に３重量％以上であることが好
ましい。一方、これらの吸尽量の上限は特に限定される
ものではないが、あまり多くしすぎてもそれ以上の効果
が発現しなくなるので、通常は前者を１０重量％以下、
後者を７．５重量％以下にするのが望ましい。

【００２２】ここで用いられる染料は、黒色、褐色、黄
色等任意であり、目的の色の応じて適宜選択すればよ
い。また難燃剤も特に限定されるものではなく、従来ポ
リエステルの難燃加工に使用されているものが用いられ
る。例えば、リン系難燃剤、ハロゲン原子含有リン系難
燃剤、ハロゲン化シクロアルカン系難燃剤等をあげるこ
とができ、なかでもハロゲン化シクロアルカン系難燃
剤、具体的にはヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣ
Ｄ）が好ましい。

【００２３】さらに繊維中における難燃剤の濃度分布
（Ｍ_in／Ｍ_ave ）が、０．２以上、特に０．４以上であ
ることが望ましい。この濃度分布が０．２未満の場合に
は、繊維重量に対する難燃剤の吸尽量が大きくとも、そ
の難燃効果が十分には発現し難くなる傾向がある。な
お、前記Ｍ_inは、人工毛髪表面からの距離が１０μｍ以
上離れている部分における難燃剤の吸尽濃度を表し、ま
たＭ_ave は人工毛髪全体における平均の難燃剤吸尽濃度
を表す。

【００２４】ポリエステル繊維に染料及び難燃剤を吸尽
せしめるには、夫々を別々の処理浴で処理してもよい
が、作業、設備、コスト等の面から同一の浴で処理する
ことが好ましい。処理温度は、１１０〜１４０℃、好ま
しくは１２０〜１３０℃であり、この範囲より高い温度
では剤の吸尽量を多くしやすいが、強度等の力学的特性
が低下しやすく、逆に低い温度では剤の吸尽量や難燃剤
の濃度分布が不十分なものとなりやすい。なお本発明で
用いられるポリエステルは、前述のようにガラス転移温
度が前記特定範囲内にあるので、染色と難燃剤吸尽処理
を同一浴処理を行っても、その染料吸尽量及び難燃剤吸
尽量を同時に前記範囲内とすることが可能であり、しか
も難燃剤濃度分布も前記を満足していて均一性に優れ、
難燃性及び深色性の良好なポリエステル系人工毛髪が得
られる。これに対して従来の可撓性成分が十分共重合さ
れていないポリエチレンテレフタレート等のポリエステ
ルは、染色と難燃剤吸尽処理とを同時に行うのでは、染
料や難燃剤の吸尽量が不十分で、また難燃剤の濃度分布
も０．２以上とすることは困難である。

【００２５】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明する。

【００２６】［難燃剤の調整］ヘキサブロモシクロドデ
カン（ＨＢＣＤ）１００ｇと、分散剤としてのドデシル
化ジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム（ダウケ
ミカル社製、ダイファクス２Ａ）２０ｇと、水６０ｇと
を混合し、十分流動性がでるまで予備分散させる。この
予備分散液を、２５０ｇのセラミック粒（直径０．３〜
１．２ｍｍ）を有するビーズミル中で粉砕処理し、得ら
れた分散物に５重量％のカルボキシメチルセルロース水
溶液及び水を混合して、ＨＢＣＤの４５重量％分散液を
調整した。なおカルボキシメチルセルロースの含有濃度
は０．９重量％であった。この分散液を水で１００倍に
希釈し、ガラス板上に微量採取して乾燥させた後、銀蒸
着処理して走査型電子顕微鏡写真を撮影し、倍率５００
倍の写真から粒子径を測定したところ、平均粒子径は
１．８μｍであった。

【００２７】［実施例１］エステル交換反応器にジメチ
ルフタレート８．４８Ｋｇ（４３．７５モル）、ジメチ
ルアジペート１．０９Ｋｇ（６．２５モル）、エチレン
グリコール５．５８Ｋｇ（９０モル）及び酢酸マンガン
四水和物４．５ｇを投入し、混合物を窒素雰囲気下で攪
拌しながら１４０℃に加熱した。反応温度を４時間かけ
て２３０℃に上昇させ、脱離メタノールと過剰のエチレ
ングリコールとを留出させた。次に溶融反応生成物を重
縮合器に移し、燐酸０．９ｇと三酸化アンチモン５．５
ｇとを混合し、窒素雰囲気下２４０℃においてエチレン
グリコールを弱減圧下で留出させた。

【００２８】次に、内部圧を１時間かけて１．３ミリバ
ールまだ低下させ、また溶融物の温度は２４０℃から２
７０℃まで徐々に上昇させた。さらに３０分かけて温度
を２８０℃まで上昇させた後、溶融物の固有粘度が０．
７になるまでさらに攪拌しながら重合させた。

【００２９】得られたポリエチレンフタレート系共重合
ポリエステル（ガラス転移温度５０℃）は、一旦チップ
となした。これを乾燥させた後エクストルーダーに供給
し、温度２８５℃で溶融した。次いで径０．８ｍｍの丸
断面ノズル孔を有する紡糸口金を用いて溶融ポリマーを
吐出し、口金下２０ｃｍの位置に設置した温度６０℃の
温水浴の中で冷却し、引き続いて空冷した後、一旦捲取
って紡糸原糸を得た。この紡糸原糸を温度９５℃の温水
浴中で一段延伸を行ったのち、さらに非接触ヒータによ
り加熱しながら延伸して単糸繊度が５０デニールの人工
毛髪用延伸糸を得た。

【００３０】得られた人工毛髪用延伸糸で枷を作成し、
染料としてSumikaron Navy Black S-2GLを１５％ｏｗ
ｆ、及び難燃剤として前述の難燃剤液を９％ｏｗｆ（Ｈ
ＢＣＤとして）を含有し、浴比１：２０の処理液中に浸
漬し、高圧染色機を用いて１３０℃下表１記載の時間処
理した。次いで、水１リットル中にハイドロサルファイ
ト１．５ｇ、カセイソーダ１ｇ及びアミラジン１ｇを含
む水溶液中、浴比１：２０、温度８０℃下で２０分間還
元洗浄を行って、染め上がり延伸糸（人工毛髪）を得
た。

【００３１】得られた染め上がり延伸糸をオルソクロロ
フェノールに溶解させ、比色計により吸光度を測定して
繊維中に吸尽された染料濃度を求めた。また、染め上が
り延伸糸を粉末にし、その１００ｍｇを圧縮成形し、こ
れを蛍光Ｘ線分析して臭素原子の含有量を求め、これか
らＨＢＣＤの吸尽量を算出した。一方、染め上がり延伸
糸の断面方向における難燃剤の濃度については、ＸＭＡ
測定により臭素原子の繊維断面方向の分布を測定し、こ
れからＭ_in／Ｍ_ave を求めた。

【００３２】また難燃性については、長さ１０ｃｍの染
め上がり延伸糸を垂直に設置し、バーナーでその下端に
着火してその炭化長を測定した。人工毛髪用としては、
炭化長は３ｃｍ以下であることが要求されている。結果
を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】［比較例１］エステル交換反応器にジメチ
ルフタレート９．７０Ｋｇ（５０モル）、エチレングリ
コール５．５８Ｋｇ（９０モル）及び酢酸マンガン四水
和物４．５ｇを投入し、混合物を窒素雰囲気下で攪拌し
ながら１４０℃に加熱した。反応温度を４時間かけて２
３０℃に上昇させ、脱離メタノールと過剰のエチレング
リコールとを留出させた。次に溶融反応生成物を重縮合
器に移し、燐酸０．９ｇと三酸化アンチモン５．５ｇと
を混合し、窒素雰囲気下２４０℃においてエチレングリ
コールを弱減圧下で留出させ、さらに実施例１と同様に
して固有粘度が０．７になるまで重合させた後、一旦チ
ップとなした。得られたポリマーのガラス転移温度は６
９℃であった。

【００３５】このチップを乾燥させた後エクストルーダ
ーに供給し、温度２９５℃で溶融した。次いで径０．８
ｍｍの丸断面ノズル孔を有する紡糸口金を用いて溶融ポ
リマーを吐出し、口金下２０ｃｍの位置に設置した温度
６０℃の温水浴の中で冷却し、引き続いて空冷した後、
一旦捲取って紡糸原糸を得た。この紡糸原糸を温度９５
℃の温水浴中で一段延伸を行ったのち、さらに非接触ヒ
ータにより加熱しながら延伸して単糸繊度が５０デニー
ルの人工毛髪用延伸糸を得た。

【００３６】得られた延伸糸を実施例１と同様の方法で
染色・難燃剤吸尽処理を施し、同様の評価を行った。結
果を表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】［実施例２〜４、比較例２〜３］実施例１
において、アジピン酸の共重合量を表３記載のように変
更する以外は実施例１と同様にして、人工毛髪用延伸糸
を得た。この延伸糸を実施例１と同様の方法で染色・難
燃剤吸尽処理を施し（処理時間は１３５分とした）、同
様の評価を行った。結果を実施例１及び比較例１の結果
と合わせて表３に示す。

【００３９】

【表３】

【００４０】

【発明の効果】本発明の人工毛髪はポリエステル系であ
るので、従来と同様にセット性、耐熱性、耐光性等に優
れた特性を有すると共に、ガラス転移温度を前記特定の
範囲にしたので、難燃剤や染料を容易に十分な量吸尽さ
せることができて人工毛髪に要求される十分な難燃性及
び深色性を実現することが可能となり、さらに優れたし
なやかさを合わせ持った優れたものである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス転移温度が３５〜６０℃のポリエ
   ステルからなることを特徴とするポリエステル系人工毛
   髪。
2. 【請求項２】 ポリエステルが、脂肪族ジカルボン酸成
   分を全酸成分に対して５．０〜２０．０モル％共重合し
   たポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルで
   ある請求項１記載のポリエステル系人工毛髪。
3. 【請求項３】 脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸である
   請求項２記載のポリエステル系人工毛髪。
4. 【請求項４】 難燃剤が吸尽されており、該難燃剤の濃
   度分布Ｍ_in／Ｍ_aveが０．２以上である請求項１〜３の
   いずれか１項に記載のポリエステル系人工毛髪。ただ
   し、Ｍ_inは人工毛髪表面からの距離が１０μｍ以上離れ
   ている部分における難燃剤の吸尽濃度、Ｍ_ave は人工毛
   髪全体における平均の難燃剤吸尽濃度を表す。
5. 【請求項５】 ガラス転移温度が３５〜６０℃のポリエ
   ステルからなる繊維を、１１０〜１４０℃の温度で、染
   色と難燃剤吸尽加工とを同時に行うことによって、染料
   を２重量％以上、かつ難燃剤を２重量％以上吸尽せしめ
   ることを特徴とするポリエステル系人工毛髪の製造方
   法。