DE3780468T2

DE3780468T2 - Kuenstliches haar und seine herstellung.

Info

Publication number: DE3780468T2
Application number: DE8787118561T
Authority: DE
Inventors: Masao Kawamoto; Katsura Maeda; Sadao Sanada
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2007-12-16
Also published as: JPH0515803B2; US4916013A; JPS6312716A; EP0320521A1; EP0320521B1; DE3780468D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft künstliches Haar, das wie natürliches Haar aussieht und gut seine Gestalt behält, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Menschen, die an Haarausfall leiden oder schon kahlköpfig sind, tragen häufig eine Perücke. Perücken bestanden immer vorwiegend aus natürlichem Haar, vermutlich, weil angenommen wird, daß diese natürlich aussehen. Leider ist diese Annahme durch nichts begründet.Das natürliche, auf dem Kopf wachsende Haar ist von dem auf einer Perücke völlig verschieden.
Wie Wolle ist natürliches Haar mit einer flockigen Substanz, der Kutikula bedeckt. Deshalb läßt sich natürliches Haar nur schwer für eine Perücke verwenden. Die Flocken der Kutikula auf dem lebendigen natürlichen Haar sind regelmäßig in einer Richtung angeordnet und ermöglichen deshalb ein gleichmäßiges Kämmen. Wird natürliches Haar aber vom Kopf entfernt, dann wird es ungeordnet und verwickelt. Zur Beseitigung dieses Problems wird natürliches Haar mit einer Chemikalie zum Entfernen der Kutikula behandelt, bevor es für eine Perücke verwendet wird. Die chemische Behandlung wirkt sich ungünstig auf den Glanz des natürlichen Haares aus. Darüberhinaus verliert natürliches Haar ohne die Kutikula Festigkeit und Haltbarkeit, wenn es der Sterilisierung und Bleichung unterzogen wird. Durch das Entfernen der Kutikual absorbiert das natürliche Haar Wasser, wodurch es sich klebrig anfühlt und schwierig zu verarbeiten ist. Um diesem Nachteil entgegenzutreten, wird die gesamte Oberfläche des natürlichen Haares beschichtet; die Beschichtung ist jedoch nicht so wirksam, daß die Nachteile des chemisch behandelten natürlichen Haares überwunden werden, dem die Steifigkeit fehlt, und das bald die Form verliert. So verliert eine Perücke aus natürlichem Haar beispielsweise bei regnerischem oder windigem Wetter leicht ihre Form.
Um den Nachteil von natürlichem Haar zu umgehen, wurden Modacrylfasern als eine synthetische Faser zum Ersatz von natürlichem Haar untersucht. Sie sind jedoch in der Formbarkeit nicht zufriedenstellend. Polyesterfasern eignen sich am besten als Mehrzweck-Synthetikfasern. Ein Nachteil der Polyesterfasern liegt jedoch darin, daß sie das Licht stark reflektieren und ein unerwünschtes glänzendes Aussehen hervorrufen. Die Reflexion des Lichtes ergibt sich aus dem hohen Brechungsindex (etwa 1,72 in Richtung der Faserachse und etwa 1,54 in der Richtung senkrecht zu der Faserachse).
Verschiedene mögliche Verfahren zur Herstellung einer synthetischen Faser für Kunsthaar mit verbessertem Glanz wurden bereits vorgeschlagen. Ein Verfahren ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 40 689/1973 offenbart. Nach diesem Verfahren wird der synthetischen Faser in der Herstellungsstufe eine Polyalkylenetherverbindung einverleibt. Daraufhin wird die Faser mit einem Lösungsmittel behandelt, das die Polyalkylenetherverbindung auflöst, aber nicht die Faser. Nach der Behandlung sind in der Faser unzählige Hohlräume ausgebildet. Sie lassen die synthetische Faser sowohl im Schimmer als auch beim Anfühlen natürlichem Haar gleichen.
Bei einer normalen Faser mit 0,056 bis 0,56 tex für die Umhüllung lassen die Hohlräume die gefärbte Faser weißlich erscheinen. Dies gilt jedoch nicht für dicke Fasern (3,3 bis 7,8 tex) mit mikroskopischen Hohlräume mit einem Durchmesser von 1 bis 0,5 um. In diesem Fall sieht die gefärbte Faser nicht weißlich aus, sondern behält eine glänzende Farbe. Leider ist es schwierig, in Fasern genau gesteuert mikroskopische Hohlräume zu bilden, und die Polyalkylenetherverbindung bewirkt, daß die gefärbte Faser aufgrund ihrer äußersten schlechten Lichtfestigkeit verblaßt.
Dagegen offenbart die EP-A-173 925 ein Verfahren zur Behandlung von Polyestermonofilamenten mit einer alkalischen Lösung, wodurch die Oberfläche der Monofilamente durch Laugung und Ätzen aufgerauht wird. Die aufgerauhte Oberfläche bewirkt, daß das Licht gestreut und gebrochen wird. Diese Verfahren ist jedoch noch nicht zufriedenstellend, um den Monofilamenten einen natürlichen Schimmer zu verleihen, da die Alkalibehandlung alleine eine übermäßig rauhe Oberfläche erzeugt.
Die EP-A-227 886 offenbart darüberhinaus das Ätzen von Polyestergarnen, die anorganische Teilchen enthalten (mittlerer Durchmesser kleiner als 1um, Brechungsindex kleiner als 2,0), mit einer 4%igen NaOH-Lösung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kunsthaar auf Polyesterbasis zu schaffen, das natürlichem Haar im Schimmer und beim Anfühlen gleicht, und das eine hervorragende Farbechtheit gegenüber Licht aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunsthaares ist in Anspruch 4 angegeben.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 die Schnittansicht eines Komposit- Mehrschichtfilaments;
Fig. 2 die schematische Darstellung des Querschnitts der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Filamente.
Das Kunsthaar nach der vorliegenden Erfindung ist aus dicken Filamenten mit einer aufgerauhten Oberfläche zusammengesetzt, deren Feinheit im Bereich von ± 2,2 tex (bevorzugt ± 0,56 bis ± 1,67 tex) variiert. Bei solch dicken Filamenten hat das Haar einen Schimmer und es fühlt sich so an wie natürliches Haar, wenn die Filamente braun oder schwarz gefärbt werden. Ist die Abweichung (α) der Feinheit größer als ± 2,2 tex, dann unterscheiden sich die Filamente in diesen Merkmalen von natürlichen Haaren. Die in der vorliegenden Erfindung angegebenen Filamente sehen wie natürliches Haar aus, wenn sie mit Haaröl oder ähnlichem behandelt werden, was für natürliches Haar üblicherweise verwendet wird.
Die Fasern für das Kunsthaar der vorliegenden Erfindung sollen die oben erwähnte spezifische Feinheit aufweisen. Bei gleichmäßiger Feinheit sind sie nicht für eine Perücke brauchbar, die wie Naturhaar aussieht. Die Feinheit innerhalb eines gewissen Abweichungsbereichs verleiht den Filamenten den erwünschten Schimmer, und sie fühlen sich gut an. Die Abweichung von der Feinheit kann in jeder Stufe des (1) Verspinnens, des (2) Verstreckens, (3) des Zusammenfassens, (4) des Alkaliätzens, (5) des Färbens, und (6) des Mischenszur Farbanpassung erzeugt werden. Das Verfahren wird im folgenden in den einzelnen Stufen erläutert.
(1) Vernünftigerweise werden Filamente mit unterschiedlichen Durchmessern dadurch hergestellt, daß die Querschnittsfläche der Spinndüsenlöcher oder der Durchsatz von Loch zu Loch in der Stufe des Verspinnens geändert wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß manche Filamente Schleifen bilden, falls die Verspinnungsspannung ungeeignet ist. Dieser Nachteil wird jedoch einfach dadurch überwunden, daß die Kühlung und die Aufnahme unter geeigneten Bedingungen durchgeführt wird. Dieses Verfahren ist am produktivsten.
(2) Filamente mit unterschiedlichen Durchmessern lassen sich herstellen, wenn Rohfilamente mit unterschiedlichen Durchmessern mit der jeweils gleichen Verstreckungsrate verstreckt werden und die gebildeten verstreckten Filamente gemischt werden. Dieses Verfahren ist besonders gut für die Massenproduktion geeignet, obwohl zur Durchführung des Verstreckens mit einem geeigneten Verstreckungsverhältnis für einzelne Filamente verschiedener Größe einiges Geschick erforderlich ist.
(3) In der Stufe des Zusammenfassens, lassen sich leicht Kabel unterschiedlicher Feinheit kombinieren, um Filamente mit unterschiedlichen Durchmessern herzustellen. Deshalb ist dieses Verfahren industriell zweckmäßig und für die Massenproduktion geeignet.
(4) Es ist möglich, Filamente mit unterschiedlichen Durchmessern aus verstreckten Filamenten mit gleichmäßigem Durchmesser herzustellen, wenn die Höhe der Gewichtsverminderung durch das Alkaliätzen schrittweise in geeigneten Intervallen, etwa 5 %, 10%, 20%, 30% usw., geändert wird, und wenn die so behandelten Filamente zusammengefaßt werden.
(5) Die Herstellung von Filamenten mit unterschiedlichen Durchmessern in der Färbungsstufe erfordert mehrere Arten von Filamenten, die im Durchmesser variieren; für unterschiedliche Anwendungen ist es jedoch nützlich, diesen Forderungen zu genügen.
(6) Die Herstellung von Filamenten mit unterschiedlichen Durchmessern in der Färbungsstufe erfordert mehrere Arten von Filamenten, die im Durchmesser varrieren; dies hat jedoch den Vorteil, daß je nach den einzelnen Anwendungen den Filamenten leicht die gewünschte Geschmeidigkeit verliehen werden kann.
Ganz gleich, welches Verfahren angewendet wird; es ist wichtig, daß das Kunsthaar für eine Perücke in der Dicke variiert. Ansonsten fehlt der Perücke der natürliche Schimmer und das natürliche Aussehen. Nach der vorliegenden Erfindung sollte der Durchmesser bei 3,3 bis 7,8 liegen, mit einer Abweichung (α) von ± 2,2 tex. Die Geschmeidigkeit und das Aussehen des künstlichen Haares sind nur dann zufriedenstellend, wenn diese Anforderung erfüllt ist. Bei kurzem, dickem Kunsthaar kann die Abweichung (α) 0,33 bis 0,56 tex betragen. Bei langem, dünnem Kunsthaar kann die Abweichung (α) 0,78 bis 1,67 tex betragen. Die durchschnittliche Feinheit des Kunsthaars variiert nach der geforderten Haarlänge und der Form der Perücke.
Die durchschnittliche Feinheit sollte nach dem Querschnitt der einzelnen Filamente variieren. Bei Filamenten mit einem flachen Querschnitt, sollte die durchschnittliche Feinheit an der Langseite liegen. Bei Filamenten mit weniger flachem Querschnitt sollte die durchschnittliche Feinheit an der Breitseite liegen. Solche Filamente liefern eine gute Geschmeidigkeit. Auf jeden Fall ist Kunsthaar mit einer durchschnittlichen Dicke von weniger als 3,3 tex übermäßig weich; Kunsthaar mit einer durchschnittlichen Dicke von mehr als 7,8 tex ist übermäßig hart.
Nach der vorliegenden Erfindung sind die Filamente zur Bildung des Kunsthaares an der Oberfläche mit mikroskopischen Unregelmäßigkeiten versehen. Die Unregelmäßigkeiten sind durch unzählige Vertiefungen gebildet, die in der Längsrichtung der Filamente eine längliche Form aufweisen. Die Vertiefungen helfen dem einfallenden Licht, in die Faser einzudringen und vermindern die Reflexion des einfallenden Lichtes an der Oberfläche der Faser, wodurch den Filamenten ein milder Schimmer verliehen wird.
Die Oberflächenunregelmäßigkeiten, die unter einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet werden können, sollten so geformt sein, daß ihre durchschnittlichen Abstände 0,1 bis 1,5 u betragen. Bei durchschnittlichen Abständen von weniger als 0,1 um ist das Kunsthaar unerwünscht glänzend. Unregelmäßigkeiten, die in durchschnittlichen Abständen von mehr als 1,5 um gebildet sind, lassen das Kunsthaar stumpf aussehen. Die Anzahl der Oberflächenunregelmäßigkeiten sollte 5 bis 10 innerhalb eines ebenen Abstandes von 10 um betragen. Ist sie kleiner als 5, dann zeigen die Unregelmäßigkeiten keine Wirkung, und ist sie größer als 100, dann lassen die Unregelmäßigkeiten das Kunsthaar übermäßig glänzend erscheinen.
Die Polyesterfasern zur Umhüllung nehmen eine satte Farbe an, wenn sie mit sehr kleinen Oberflächenunregelmäßigkeiten in der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts versehen werden. Dies gilt jedoch nicht für dicke Fasern mit unterschiedlichen Durchmessern zur Verwendung für Kunsthaar. In diesem Fall verleihen viel größere Unregelmäßigkeiten den Polyesterfasern einen milden Schimmer, der dem des natürlichen Haares gleicht. Bis jetzt wurde noch keine vertiefte Studie über das weiße Mattiermittel durchgeführt, das dem Kunsthaar zugesetzt werden soll. Es wurde willkürlich aus Titanoxid, Kaolin, Talkum, Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Zinksulfid und Zinkweiß in der Form kleiner Teilchen ausgewählt.
Es wurde nur auf die Menge des Zusatzes geachtet. Die Studie der vorliegenden Erfinder zeigte jedoch, daß manche der obengenannten feinen Teilchen nicht zufriedenstellend sind, was den Schimmer und die Struktur angeht, wenn sie einen Brechungsindex von mehr als 1,8 aufweisen. Dieser Nachteil wird nicht beseitigt, selbst wenn die Filamentoberfläche durch eine chemische Behandlung aufgerauht wird. Demnach hat man herausgefunden, daß die feinen Teilchen, die den an der Oberfläche aufgerauhten (alkali-geätzten), gefärbten Filamenten den gewünschten Schimmer und die gewünschte Struktur verleihen sollen, einen Brechungsindex von weniger als 1,8 aufweisen sollten, sowie einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 1 um. Der kleine Teilchendurchmesser ist auch wichtig, um ein Verstopfen der Filter zu verhindern.
Bevorzugte Beispiele der anorganischen feinen Teilchen, die den obengenannten Anforderungen genügen, umfassen Siliciumdioxid, Metallsilikate, Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Manganphosphat, Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Calciumcarbonat und Zinnoxid. Bei dieser Erfindung ist es möglich, feine Teilchen zu verwenden, die mehr als 80 % der oben erwähnten feinen Teilchen für sich oder in Kombination enthalten.
Das Kunsthaar nach der vorliegenden Erfindung kann aus Filamenten gebildet werden, die eine Komposit-Mehrschichtstruktur und einen modifizierten Querschnitt haben. Diese Struktur kann dadurch hergestellt werden, daß zwei oder mehr Komponenten koaxial oder Seite an Seite zusammengefügt werden, die jeweils einen unterschiedlichen Brechungsindex haben. Selbst im Sonnenlicht schaffen die Filamente mit der Kompositstruktur einen ruhigen Schimmer. Der Querschnitt der Komposit-Mehrschichtstruktur ist schematisch in Fig. 1 veranschaulicht.
Eine Perücke aus herkömmlichen synthetischen Filamenten weist darin einen Nachteil auf, daß sie oft gekämmt werden muß, da die synthetischen Filamente zum Kräuseln neigen, wenn die Perücke lange getragen wurde. Die Studie der Erfinder zeigte, daß dieser Nachteil überwunden werden kann, wenn die Filamente statt eines runden Querschnitts einen flachen oder elliptisch modifizierten aufweisen. Das gewünschte Ergebnis ist dann erreicht, wenn die Flachheit in a/b ausgedrückt gleich 1,3 bis 6,0 ist, worin a die Hauptachse und b die kürzere Achse bedeuten. Bei einer Flachheit a/b von weniger als 1,3 könnten die Filamente für ein Verkräuseln anfällig sein. Bei einer Flachheit a/b von mehr als 6,0 könnten die Filamente bei den Verspinnungs- und Verstreckungsschritten zum Spalten neigen.
Der flache Querschnitt kann elliptisch, kokonförmig, rechteckig, hantelförmig, dreiknotenförmig oder tellerförmig sein. Dies stellt keine Beschränkung dar, sondern jeder Querschnitt ist annehmbar, so lange die obenerwähnte Anforderung an die Flachheit erfüllt ist.
Zwar neigen dicke Filamente gewöhnlich dazu, glänzend zu werden, wenn sie einen flachen Querschnitt aufweisen; dennoch gilt dies nicht für Filamente, deren Oberfläche mit Unregelmäßigkeiten einer speziellen Größe und mit einem speziellen Abstand, wie dies oben erwähnt wurd. Deshalb gleicht das Kunsthaar der vorliegenden Erfindung natürlichem Haar.
In manchen Fällen ist es wünschenswert, das Kunsthaar der Erfindung aus Filamenten herzustellen, die einen modifizierten Querschnitt aufweisen. Ein Beispiel dafür ist schematisch in Fig. 2 gezeigt.
Die für das Kunsthaar der vorliegenden Erfindung verwendeten Filamente können durch ein normales Verspinnungsverfahren hergestellt werden. Besondere Beachtung sollte jedoch der Kühlung der sich ergebenden Filamente und der Nachbehandlung verfestigter Filamente geschenkt werden, so daß sich die dicken Filamente nach dem Färben nicht locken. Zu diesem Zweck sollten die Kühlungsluft, die Verspinnrate, der Durchsatz und die Kühlumgebung für eine gleichmäßige Ausrichtung geeignet gesteuert werden. Darüberhinaus ist die Heißfixierung ebenfalls ein Mittel, um die Lockenbildung zu verhindern. Eine Flüssigkeitskühlung ist der Lufkühlung, die allgemein verwendet wird, für eine gleichmäßige Ausrichtung und Kühlung vorzuziehen. Die Flüssigkeitskühlung ist auch wirksam, um zu verhindern, daß dicke Filamente aneinander haften.
Nach dem Verspinnen und Kühlen werden die gebildeten Filamente wie üblich dem Verstrecken unterzogen. Heißverstrecken, besonders das Verstrecken in heißem Wasser, ist vorzuziehen, da auf diese Weise die Filamente gleichmäßiger gemacht werden können. Dem Verstrecken sollte eine Heißfixierung folgen, um die Lockenbildung aufgrund einer ungleichmäßigen Ausrichtung zu verhindern.
Die Filamente, die dem Verstrecken und der Heißfixierung unterzogen worden sind, werden zusammengefaßt, um ein Filamentbündel zu bilden, dessen Gesamttiter größer als 10³ tex ist. Das Filamentbündel wird mit einer heißen, wäßrigen alkalischen Lösung behandelt, um die Oberfläche zu ätzen, bis das Gewicht um 6 bis 30 % abnimmt. Ist der Gesamttiter kleiner als 10³ , dann zeigt das Filamentbündel keine Anzeichen von Lockenbildung, obwohl es zur Lockenbildung fähig ist. In einem solchen Fall ist es unmöglich, eine Lockenbildung vorauszusagen, nachdem es gefärbt und zu einer Perücke geformt worden ist. Ein Filamentbündel mit einem Gesamttiter von 10³ tex erlaubt es, vorauszusagen, wie das Filamentbündel als Ganzes sich verhalten würde. Deshalb ist der oben angegebene Gesamttiter eine wichtige Forderung. Das Filamentbündel kann die Form einer Strähne, eines Büschels oder von weicher, käsiger Konsistenz sein.
Nach dem Oberflächenätzen mit einer Alkalilösung werden die Filamente gefärbt. Ein Ultraviolettabsorber kann in das Färbebad eingebracht sein.
Das nach dem oben angegebenen Verfahren hergestellte Kunsthaar sollte gerade sein; und die Haare werden nach dem Formen zu einer Perücke geeignet gelockt und gefestigt.
Der Begriff Polyester bezeichnet in der vorliegenden Verwendung einen Polyester, der aus Ethylenglycol oder 1,4-Butandiol als der Hauptglycolkomponente und Terephthalsäure oder einem ihrer Ester als der Hauptdicarbonsäurekomponente besteht.
Die Dicarbonsäurekomponente kann teilweise ersetzt sein durch Monoalkalimetall-5-sulfoisophthalat; Dicarbonsäuren wie die Isophthalsäure, Diphenyldicarbonsäure, Naphthalindicarbonsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure sowie Dodecandicarbonsäure und ihre Ester; sowie Hydroxycarbonsäuren wie p-Hydroxybenzoesäure, p-β- Hydroxyethoxybenzoesäure und ihre Ester. Das Ethylenglycol oder 1,4-Butandiol kann teilweise durch andere Glykole wie Alkylenglycol mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,4-Bis(β-hydroxyethoxy)benzol und den Bisglycolether von Bisphenol-A, ersetzt sein.
Den Reaktanten kann ein Kettenverzweiger wie Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Trimellitsäure, Trimesinsäure, sowie ein Polymerisationsstopper wie einwertiges Polyalkylenoxid und Phenylessigsäure in geringer Menge einverleibt sein.
Die obenerwähnten Rohmaterialien können durch die Durchführung der Umesterung von Dimethylterephthalat mit Ethylenglycol oder 1,4- Butandiol oder durch die Durchführung der direkten Veresterung von Terephtalsäure mit einem Glycol zu einem Polyester gemacht werden. Ein alternatives Verfahren beinhaltet die Schritte des Zugebens von Ethylenoxid zu Terephthalsäure, wodurch ein Glycolester der Terephthalsäure gebildet wird und/oder ein Oligomer davon, und der darauffolgenden Polymerisation des Reaktionsproduktes.
Bei der Synthese des in der Erfindung verwendeten Polyesters lassen sich jeder bekannte Katalysator, jedes Farbschutzmittel, jeder Entfärbungsmittel, jedes Mittel zum Verhindern der Bildung von Esterbindungen, Antioxidationsmittel und flammhemmende Mittel verwenden.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele genauer beschrieben.

Beispiel 1

(1) Polymer A wurde wie folgt hergestellt: 1,2 kg Bariumsulfat/Wasserpaste wurden unter Verwendung einer Kugelmühle über einen Zeitraum von 24 Studen in 4,84 kg Ethylenglycol dispergiert. (Das Bariumsulfat weist einen Brechungsindex von 1,5 bis 1,6 auf, sowie eine durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,8 um; und die Paste enthält 33 % Wasser). Der gebildeten Paste wurden 8,65 kg Terephthalsäure zugegeben, um eine Aufschlämmung zu bilden.
Die Aufschlämmung wurde für 2 Stunden in ein Veresterungsgefäß eingebracht. Die Veresterung wurde bei 240º C unter kontinuierlicher Entfernung des Wassers durch Destillation durchgeführt. Die Reaktion wurde zu Ende gebracht, indem das Gefäß eine Stunde bei 260º C gehalten wurde. Nach dem Einverleiben von Sb&sub2;O&sub3; (5 g) wurde der gebildete Ester in das Polymerisationsgefäß übertragen, in dem die Polymerisationsreaktion über 3 Stunden durch Erhöhung der Temperatur auf 290º C durchgeführt wurde und, gleichzeitig, durch Evakuierung des Gefäßes auf 1 mmHg oder darunter. Auf diese Weise wurde ein Polymer mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0,72 erhalten. Das Polymer wurde unter Stickstoffdruck in Wasser gepreßt und in Chips geschnitten.
(2) Polymer B mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0, 68 wurde auf die gleiche Weise wie bei (1) hergestellt, abgesehen davon, daß 4,84 kg Ehtylenglycol mit 1,5 kg 20 %igen kolloidem Siliciumdioxid (mit einem Brechungsindex von 1,5 und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,045 um) gemischt wurden und die gebildete Paste mit 8,65 kg Terephthalsäure und 5 g Sb&sub2;O&sub3; gemischt wurde, um eine Aufschlämmung zu liefern.
(3) Polymer C wurde wie folgt hergestellt: In einem Reaktionsgefäß wurden 10 kg Dimethylterephthalat, 7 kg Ethylenglycol sowie 3,5 g Zinkacetat vorgelegt. Die Umesterungsreaktion wurde bei 200º C für 4 Stunden durchgeführt. 1,2 g Phosphorsäure und 4 g Sb&sub2;O&sub3; wurden dem Reaktionssystem zugegeben sowie, 5 Minuten später, zusätzlich 70 g Phosphorsäure, gefolgt von gründlichem Rühren. Die Polymerisationsreaktion wurde 3 Stunden lang durchgeführt, indem die Temperatur auf 280ºC erhöht wurde und gleichzeitig das Gefäß auf 1 mmHg evakuiert wurde. Auf diese Weise wurde ein Polymer mit einer Grenzviskositätszahl (nachstehend auch "grundmolare Viskosität") [η] von 0,65 erhalten. Das Polymer enthält eine Vielzahl von feinen Teilchen aus Manganphosphat mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 0,01 um und einem Brechungsindex von 1,5 bis 1,7.
(4) Polymer D wurde wie folgt hergestellt: 10 kg Dimethylterephthalat, 7 kg Ethylenglycol, 3,5 g Zinkacetat sowie 0,3 kg Calciumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,5 um und einem Brechungsindex von 1,67 wurden in einem Reaktionsgefäß vorgelegt. Die Umesterungsreaktion wurde bei 200º C für 4 Stunden durchgeführt. 1,2 g Phosphorsäure und 4 g Sb&sub2;O&sub3; wurden dem Reaktionssystem zugegeben. Die Umesterungsreaktion wurde durch die Erhöhung der Temperatur auf 240º C vervollständigt. Die Polymerisationsreaktion wurde über 3 Stunden durchgeführt, indem die Temperatur auf 280º C erhöht wurde sowie gleichzeitig das Gefäß auf 1 mmHg evakuiert wurde. Auf diese Weise wurde ein Polymer mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0,68 erhalten.
(5) Polymer E mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0,78 wurde auf die gleiche Weise wie bei (1) hergestellt, davon abgesehen, daß 4,84 kg Ethylenglycol mit 1,5 kg 20% kolloidem Siliciumdioxid (mit einem Brechungsindex von 1,5 und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,080 um) gemischt wurde und die gebildete Paste mit 7,96 kg Terephthalsäure, 0,69 kg Isophthalsäure (8 Mol-% an Gesamtsäurekomponenten) sowie 5 g Sb&sub2;O&sub3; gemischt wurde, um eine Aufschlämmung zu liefern.
(6) Zu Vergleichszwecken wurde das Polymer F mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0,69 auf die gleiche Weise wie bei (4) hergestellt, davon abgesehen, daß das Calciumcarbonat nicht beigefügt wurde. Dieses Polymer ist ein sogenanntes superhelles (super-bright) Polymer.
(7) Zu Vergleichszwecken wurde das Polymer G mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0,69 auf die gleich Weise wie bei (4) hergestellt, abgesehen davon, daß das Calciumcarbonat ersetzt wurde durch 5 g Titanoxid (mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,2 um und einem Brechungsindex von 2,5 bis 2,6). Dieses Polymer ist ein sogenanntes halbstumpfes Polymer.
(8) Zu Vergleichszwecken wurde das Polymer H wie folgt hergestellt: 8,65 kg Terphtalsäure sowie 5 g Sb&sub2;O&sub3; wurden in 4,84 kg Ethylenglycol dispergiert, um eine Aufschlämmung zu liefern. Die Aufschlämmung wurde für 2 Stunden in ein Veresterungsgefäß gegeben. Die Veresterung wurde bei 240º C unter kontinuierlichem Entfernen von Wasser durch Destillation durchgeführt. Auf diese Weise wurde ein Reaktionsprodukt mit einem Veresterungsgrad von 80 % erhalten. Ihm wurden 0,5 kg Zinkweiß einverleibtt (mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,2 um und einem Brechungsindex von 2,0), das vorher in 1 kg Ehtylenglycol unter Verwendung einer Kugelmühle dispergiert worden war. Die Reaktion wurde vervollständigt, indem das Gefäß für 1 Stunde bei 260º C gehalten wurde. Der gebildete Ester wurde in das Polymerisationsgefäß übertragen, in welchem die Polymerisationsreaktion über 3 Stunden durchgeführt wurde, indem die Temperatur auf 290º erhöht wurde und gleichzeitig das Gefäß langsam auf 1 mmHg evakuiert wurde. Auf diese Weise wurde ein Polymer mit einer grundmolaren Viskosität [η] von 0,70 erhalten. Das Polymer wurde in Chips geschnitten.
Jedes der acht oben erwähnten Arten von Polymeren wurde unter Verwendung einer Extrusionsschmelzspinnmaschine durch Schmelzspinnen durch runde Düsen zu Filamenten gemacht. Die entstandenen Filamente wurden mit warmem Wasser bei 60º C an einer Position 20 cm unter der Spinndüse gekühlt, und die Filamente wurden weiter mit kaltem Waser bei 20º C gekühlt und schließlich aufgewickelt. Danach wurden die Filamente in zwei Stufen bei 75º C und 98º C verstreckt. Drei Arten von Filamenten mit einer Feinheit von jeweils etwa 3,3 tex, 4,4 tex und 5,6 tex wurden in gleicher Menge gemischt, um ein Filamentbündel mit einer Gesamtfeinheit von 110 tex zu liefern. Die 110-tex-Bündel wurden unter Verwendung einer Bündelungsmachine zu 100 000-tex-Bündeln zusammengefaßt. Das zusammengefaßte Bündel wurde mit eine wäßrigen NaOH-Lösung (40g/Liter) etwa 1 Stunde zum Ätzen und Aufrauhen der Oberfläche behandelt. Jedes der aus den Polymeren A, B, C, D, E, F, G und H gebildeten Bündel wurde mit einer schwarzen Dispergierfarbe durch eine Strangfärbemaschine des Smith-Hochdrucktyps gefärbt.
Jede Art der gefärbten schwarzen Filamente wurde zu einer Perücke gemacht und das Aussehen der Perücke wurde mit dem bloßen Auge im Zimmer und draußen im Sonnenlicht geprüft. Die Oberfläche der einzelnen Filamente wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop geprüft. Die Unregelmäßigkeiten an der Filamentoberfläche wurden mittels der Abstufung ausgewertet, die auf der Elektronenmikrophotorgrapie auf einer rechtwinklig zu der Faserachse gezogenen Linie erscheint (x24000 und x36000). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Feine Teilchen Oberflächenaufrauhung Aussehen der Perücke Polymer Substanz Durchschn. Teilchendurchmesser Brech.-Index Gewichtsvermind. Vertief.-abstand Dichte Glanz im Zimmer gleicht natürlichem Glanz unter Sonnenlicht gleicht natürlichem Haar Bariumsulfat Siliciumdioxid Manganphosphat Calciumcarbonat Titanoxid Zinkweiß zufriedenstellend gut schlecht weißlich grell

Beispiel 2

Komposit-Mehrschichtfilamente mit dem in Fig. 1(b) gezeigten Querschnitt wurden aus dem in Beispiel 1 verwendeten Polymer B und dem Polymer F' hergestellt. Das Polymer F' ist in der Zusammensetzung identisch mit dem Polymer F, aber es hat eine niedrige grundmolare Viskosität [η] von 0,56. Ein luftgekühltes Schmelzspinnen wurde durchgeführt, und die Filamente wurden in zwei Stufen unter Verwendung von Heißwasserbädern mit 75º und 98º C verstreckt. Drei Arten von Filamenten mit einer Einzelgarnfeinheit von jeweils 5,2 tex, 4 tex und 3,1 tex wurden durch die Veränderung des Gesamtdurchsatzes, aber unter gleicher Extrusion von Polymer B und Polymer F' hergestellt. Die verstreckten Filamente wurden unter Bildung eines Bündels mit einem Gesamttiter von 1 100 tex zusammengefaßt. Dann wurde unter Verwendung eine Haspelmaschine ein 78 000-tex-Strang hergestellt. Die Filamente wurden wie im Beispiel 1 mit einem Alkali zum Aufrauhen der Oberfläche behandelt, bis das Gewicht um 6 % vermindert war, und dann mittels einer Hochdruck-Smith-Färbemaschine gefärbt.

Färbebedingungen

Kayalon Polyester dunkelbraun 3 % owf
Kayalon Polyester schwarz 0,2 % owf
Kayalon Polyester gelb 2 % owf
Kayalon Polyester grün 1 % owf
UV-Lichtabsorber Sumipor UL 3 % owf

Färbevorgang

von 60º C bis 135º C, für 60 Minuten
Badverhältnis = 20:1

Reduktive Nachbehandlung

von 40º C bis 80º C, für 20 Minuten
Badverhältnis = 20:1
Hydrosulfit 1 g/Liter
NaOH 1 g/Liter
Amirazin 1 g/Liter
Aufgrund der symmetrischen Mehrschichtstruktur bildeten die Filamente nach dem Färben keine Locken. Nach der Endbehandlung mit einem antistatischen Mittel wurden die gefärbten Filamente zu einer Perücke gemacht. Das Aussehen der Perücke wurde mit dem der aus dem Polymer B und Polymer F in Beispiel 1 hergestellten Perücken verglichen. Die Perücke zeigt ein glänzendes Aussehen, das dem natürlichen Haares im Sonnenlicht glich.

Beispiel 3

Filamente mit einem modifizierten Querschnitt, wie sie in Fig. 2(b) und (d) gezeigt sind, wurden aus den in Beispiel 1 verwendeten Polymeren A und B hergestellt. Das Verspinnen und Verstrecken wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Auf diese Weise wurden drei Arten von Filamenten mit einer Einzelgarnfeinheit von jeweils 3,3 tex, 4,4 tex und 5,6 tex hergestellt. Sie wurden in einem gleichmäßigen Verhältnis gemischt, um ein Filamentbündel zu bilden. Die Filamente wurden wie in Beispiel 1 zum Aufrauhen der Oberfläche mit einem Alkali behandelt, bis das Gewicht um 6 % vermindert war, und dann gefärbt.
Die gefärbten Filamente wurden dann zu einer Perücke geformt. Nach dem Aushärten wurde die Perücke geprüft, um zu sehen, ob die Filamente Locken oder Knötchen bilden, wenn sie gekämmt werden. Zum Vergleich wurde das gleiche Experiment mit den im Beispiel 1 hergestellten Filamenten aus dem Polymer A und dem Polymer B mit rundem Querschnitt durchgeführt. Die Beispiele sind in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Aussehen der Perücke Polymer Querschnitt Glanz unter Sonnenl. Glanz unter Raumlicht Kammtest kokonförmig dreiknotenförmig rund gut zufriedenstellend kein Kräuseln noch Knotenbildung Kräuseln und Knotenbildung Leichtes Kräuseln und Knotenbildung
Die auf diese Weise hergestellten Perücken aus Kunsthaar wurden beim tatsächlichen Tragen bewertet. Im allgemeinen wurden sie günstig aufgenommen, da sich nach Schweißentwicklung oder nach dem Baden ihren Sitz besser behielten als herkömmliche Perücken aus Modacrylfasern. Das Kunsthaar mit dem runden Querschnitt zeigt eine Neigung zur Bildung von Locken/zum Kräuseln und zur Knötchenbildung. Dagegen hielten die Kunsthaare mit dem kokonförmigen und dem dreiknotenförmigen Querschnitt ihren Haarstil ohne die Bildung von Locken. Darüberhinaus behielt das Kunsthaar nach der Erfindung wegen seiner guten Lichtechtheit seine Farbe.

Claims

1. Kunsthaar auf Polyester-Basis, bestehend aus einer Vielzahl von einzelnen Filamenten mit unterschiedlichen Werten der Feinheit (des Titers) D, die durch die Formel

D = X ± α

definiert ist,

worin X den Durchschnittswert der Feinheit, der 3,3 bis 7,8 tex ist, bedeutet, und α kleiner als 2,2 tex ist,

und die aufgerauhte Oberfläche haben, wobei der durchschnittliche Abstand von benachbarten Vertiefungen 0,1 bis 1,5 um und die Dichte der Vertiefungen 5 bis 100 innerhalb eines ebenen Abstands von 10 um sind, wobei der Polyester ein Polyethylenterephthalat- oder Polybutylenterephthalat-Polyester ist, dem feine Teilchen einverleibt sind, von denen mehr als 80 % einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 um oder weniger und einen Brechungsdindex von 1,8 oder weniger haben.

2. Kunsthaar nach Anspruch 1, worin mehr als 50 % der als Bestandteile vorhandenen Filamente einen elliptisch modifizierten Querschnitt haben, der definiert ist durch

1,3 ≤ a/b ≤ 6,0,

worin a die Hauptachse und b die kürzere Achse bedeuten.

3. Kunsthaar nach Anspruch 1, worin die als Bestandteil vorliegenden Filamente aus zwei oder mehr Komponenten mit unterschiedlichen Brechungsindices aufgebaut sind und eine Seite-an-Seite- oder eine koaxiale Mehrschichtstruktur haben.

4. Verfahren zur Herstellung von Kunsthaar, welches umfaßt

das Einverleiben von anorganischen feinen Teilchen, von denen mehr als 80 % einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 um oder weniger und einen Brechungsindex von 1,8 oder weniger haben, in Filamente aus Polyester auf Basis von Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat zum Zeitpunkt der Polymerisation oder des Verspinnens,

Verspinnen des diese feinen Teilchen enthaltenden Polymeren,

Verstrecken der gebildeten Filamente,

Zusammenfassen der verstreckten Filamente unter Bildung eines Bündels mit einem Gesamttiter von 10³ tex (10&sup4; Denier) und darüber,

Behandeln des Bündels mit Alkali, um die Oberfläche zu ätzen, wobei das Gewicht um 6 bis 30 % vermindert wird, und

Ausbilden des Kunsthaars mit Filamenten mit unterschiedlichen Werten der Feinheit (des Titers) D definiert durch die Formel

D = X ± α,

worin X die durchschnittliche Feinheit (Titer) bedeutet, die 3,3 bis 7,8 tex ist,

und

α kleiner als 2,2 tex ist,

und die aufgerauhte Oberfläche haben, wobei der durchschnittliche Abstand von benachbarten Vertiefungen 0,1 bis 1,5 um und die Dichte der Vertiefungen in einem ebenen Abstand von 10 um 5 bis 100 sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die feinen Teilchen 80 % oder mehr Siliciumdioxid, Metallsilikate, Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Manganphosphat, Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Calciumcarbonat und Zinnoxid für sich oder in Kombination enthalten.