JP2008202186A - Monofilament for artificial hair, and artificial hair - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規特性を有する人工毛髪用モノフィラメントおよびこのモノフィラメントを使用した人工毛髪に関するものである。さらに詳しくは、高い難燃性を有し、且つ人工毛髪として十分な物理特性を持つモノフィラメントおよび人工毛髪に関するものである。 The present invention relates to a monofilament for artificial hair having novel properties and artificial hair using the monofilament. More specifically, the present invention relates to a monofilament and artificial hair having high flame retardancy and sufficient physical properties as artificial hair.
ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの合成樹脂からなるモノフィラメントは、力学特性、加工性、価格等が汎用的であり、工業用織物や電材用途などに多く使用されている。また、近年では、ポリ乳酸が非石油系ポリエステル樹脂として上市され始めており、これらの熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントの有用性は益々高まっている。 Monofilaments made of synthetic resins such as polyester, polyamide, and polyolefin are versatile in terms of mechanical properties, processability, price, and the like, and are often used for industrial textiles and electrical materials. In recent years, polylactic acid has begun to be marketed as a non-petroleum polyester resin, and the usefulness of monofilaments made of these thermoplastic resins has been increasing.
また、モノフィラメントは様々な用途分野に利用されるようになり、それに伴ってそれぞれの用途分野に適した特性が求められるようになった。 In addition, monofilaments have been used in various application fields, and accordingly, characteristics suitable for the respective application fields have been required.
このようなモノフィラメントの用途分野の一つとして、例えば、モノフィラメントをメッシュ基布に固定して、鬘やヘア−ウィッグ、付け毛に使用される人工毛髪が知られている。 As one of the fields of application of such monofilaments, for example, artificial hairs are known which are used for wrinkles, hair-wigs, and false hairs by fixing the monofilament to a mesh base fabric.
この人工毛髪としては、従来、難燃性を付与させていないポリエステル樹脂製、ポリアミド樹脂製、ポリオレフィン樹脂製などのモノフィラメントが使われてきたが、最近の人工毛髪は、ヘアードライやーやホットカーラー等の高温環境下で使用されることが多いため、人工毛髪には難燃化の要求が必要不可欠となってきている。 As this artificial hair, monofilaments made of polyester resin, polyamide resin, polyolefin resin, etc., which have not been given flame retardancy, have been used in the past, but recent artificial hair has been used for hair dry hair and hot curlers. In many cases, the artificial hair is required to be flame retardant.
難燃化樹脂として従来から多くの提案がなされているものとして、ポリアミド樹脂があるが、ポリアミド樹脂製モノフィラメントから構成される人工毛髪は、耐薬品性や吸湿寸法安定性が悪いため、形態を固定した当該用途には適さない。 As a flame retardant resin, polyamide resin has been proposed so far, but artificial hair composed of monofilaments made of polyamide resin has poor chemical resistance and hygroscopic dimensional stability, so the form is fixed. It is not suitable for the intended use.
一方、耐熱性や耐薬品性に優れる樹脂として、ポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳと表現する）が知られているが、ＰＰＳモノフィラメントを使用した人工毛髪は、耐久性に優れるものの、柔軟性に欠けるため、人工毛髪に必要な風合いが得られないと共に、樹脂が高価でコストアップにつながるという問題があった。 On the other hand, polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS) is known as a resin excellent in heat resistance and chemical resistance, but artificial hair using PPS monofilament is excellent in durability but lacks flexibility. There is a problem that the texture necessary for artificial hair cannot be obtained, and that the resin is expensive and leads to an increase in cost.
さらに、熱可塑性樹脂からなる易燃焼性繊維を難燃化する手法としては、含塩素系難燃剤、含臭素系難燃剤等のハロゲン系難燃剤、またはハロゲン系難燃剤とアンチモン系難燃剤を含有した繊維および繊維構造物が数多く提案されている。 In addition, flame retardant fibers made of thermoplastic resin can be made flame retardant by using halogen flame retardants such as chlorine-containing flame retardants, bromine-containing flame retardants, or halogen flame retardants and antimony flame retardants. Many such fibers and fiber structures have been proposed.
しかし、これらの繊維および繊維構造物は、難燃性には優れてはいるものの、ハロゲン系難燃剤が燃焼するとハロゲン化ガスを発生するため、安全性に問題を抱えていた。 However, although these fibers and fiber structures are excellent in flame retardancy, a halogenated gas is generated when the halogen-based flame retardant burns, and thus there is a problem in safety.
さらにまた、リン系難燃剤を含有する繊維または繊維構造物についても、数多くの提案がなされている。このリン系難燃剤は、ハロゲン元素やアンチモン元素を含まないため、燃焼時にハロゲン化ガスの発生がないなどの利点があるが、その場合に得られる難燃性は、ハロゲン系、アンチモン系難燃剤の場合よりも低く、十分な難燃性能が期待できなかった。 Furthermore, many proposals have been made for fibers or fiber structures containing phosphorus-based flame retardants. Since this phosphorus flame retardant does not contain halogen elements or antimony elements, it has the advantage that no halogenated gas is generated during combustion. However, the flame retardancy obtained in this case is halogen or antimony flame retardant. It was lower than the case of, and sufficient flame retardant performance could not be expected.
こうした問題を解決するさらなる手法として、シリコーンオイルまたはシリコーン系化合物を使用した繊維または繊維構造物が知られており、例えば、シリコーンオイルを４重量％以下含有し、燃焼時に溶融滴下しないようにしたポリエステル樹脂繊維（例えば、特許文献１参照）、官能基をポリエステル樹脂組成物中に０．３〜５０モル／ｔ有するシリコーンオイルとある特定の有機リン化合物とを、リン含量として０．１〜３．０重量％含有するポリエステル樹脂組成物を使用することにより、ドリップ性および難燃性を改善した繊維（例えば、特許文献２参照）、シリコーン系化合物を含有し、このシリコーン系化合物の平均分散径を０．１〜１００ｎｍとすることにより、ドリップ性および難燃性を改善したポリエステル系繊維構造物（例えば、特許文献３参照）が具体的に挙げられる。 As a further technique for solving these problems, fibers or fiber structures using silicone oil or silicone-based compounds are known. For example, polyester containing 4% by weight or less of silicone oil and preventing melting and dripping during combustion. Resin fibers (see, for example, Patent Document 1), silicone oil having a functional group of 0.3 to 50 mol / t in the polyester resin composition, and a specific organic phosphorus compound as a phosphorus content of 0.1 to 3. By using a polyester resin composition containing 0% by weight, fibers containing improved drip and flame retardancy (see, for example, Patent Document 2) and a silicone compound are contained, and the average dispersion diameter of the silicone compound is determined. Polyester fiber structure with improved drip and flame retardancy by being 0.1-100 nm (E.g., see Patent Document 3) are mentioned specifically.
しかし、シリコーンオイルまたはシリコーン系化合物を使用したこれらの繊維および繊維構造体は、いずれも難燃性能が期待するほどには発揮せず、また得られる繊維も十分な物理特性を兼ね備えていないため、人工毛髪のような難燃性と強度や摩耗性などの高い物理特性とが要求される用途には、十分適応できるものではなかった。
本発明の目的は、これまでにない優れた難燃特性を保持し、難燃特性を付与しない場合のモノフィラメントと比較して物理特性の低下が少なく、人工毛髪として十分な物理特性を持つ人工毛髪用モノフィラメントおよびこのモノフィラメントを使用した人工毛髪を提供することにある。 The object of the present invention is to provide artificial hair that has unprecedented flame retardant properties, has less deterioration in physical properties than monofilaments without imparting flame retardant properties, and has sufficient physical properties as artificial hair It is to provide a monofilament for use and artificial hair using the monofilament.
上記目的を達成するために本発明によれば、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物とを含有する熱可塑性樹脂組成物を紡糸してなるモノフィラメントであり、前記シリコーン系化合物は、Ｒ３ＳｉＯ０．５、Ｒ２ＳｉＯ１．０、ＲＳｉＯ１．５およびＳｉＯ２．０（Ｒは有機基）のうち少なくともＲＳｉＯ１．５で示される単位が含まれた構造を有することを特徴とする難燃性モノフィラメントが提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a monofilament obtained by spinning a thermoplastic resin composition containing a silicone compound and a compound having an imide structure, and the silicone compound is R 3 SiO 0. 0.5 , R 2 SiO 1.0 , RSiO 1.5 and SiO 2.0 (R is an organic group), and has a structure containing at least a unit represented by RSiO 1.5 A monofilament is provided.
なお、本発明の難燃性モノフィラメントにおいては、
前記シリコーン系化合物の有機基がフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で３０％以上であること、
前記イミド構造を有する化合物のガラス転移温度が１３０〜３００℃であること、
前記イミド構造を有する化合物がポリエーテルイミドであること、
前記シリコーン系化合物中のシラノール基が、シリコーン系化合物に対して重量比で２〜１０重量％含有されていること、および前記熱可塑性樹脂が、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリオレフィン樹脂から選ばれた少なくとも１種であり、且つこの熱可塑性樹脂が前記熱可塑性樹脂組成物中に５０重量％以上含有されていること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
In the flame-retardant monofilament of the present invention,
The organic group of the silicone compound contains a phenyl group, and the content of the phenyl group is 30% or more by molar ratio with respect to the total organic groups constituting the silicone compound;
The glass transition temperature of the compound having the imide structure is 130 to 300 ° C.,
The compound having the imide structure is a polyetherimide,
Silanol groups in the silicone compound are contained in a weight ratio of 2 to 10% by weight with respect to the silicone compound, and the thermoplastic resin is selected from polyester resins, polyamide resins, and polyolefin resins. The preferable condition is that at least one kind of the thermoplastic resin is contained in the thermoplastic resin composition in an amount of 50% by weight or more.
また、本発明の人工毛髪用モノフィラメントは、上記難燃性モノフィラメントを少なくとも一部に使用したことを特徴とし、さらにその人工毛髪は、複数本の繊維を引き揃え、メッシュ基布に固定して使用されることを特徴とする。 The monofilament for artificial hair of the present invention is characterized in that the flame retardant monofilament is used at least in part, and the artificial hair is used by arranging a plurality of fibers and fixing them to a mesh base fabric. It is characterized by being.
本発明によれば、従来の難燃性繊維に比べて高い難燃性を有し、且つ強度などの物理特性に優れた人工毛髪用モノフィラメントを取得することができるため、この人工毛髪用モノフィラメントを鬘やヘア−ウィッグ、付け毛などに使用した場合には、難燃性と耐久性の高い人工毛髪が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a monofilament for artificial hair that has higher flame retardancy than conventional flame retardant fibers and is excellent in physical properties such as strength. When it is used for wrinkles, hair-wigs, hair, and the like, it is possible to obtain artificial hair having high flame resistance and durability.
以下、本発明の人工毛髪用モノフィラメント（以下、単にモノフィラメントと称す）および人工毛髪について具体的に説明する。 Hereinafter, the monofilament for artificial hair (hereinafter simply referred to as monofilament) and the artificial hair of the present invention will be specifically described.
本発明のモノフィラメントは、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物とを含有する熱可塑性樹脂組成物を紡糸してなり、前記シリコーン系化合物は、Ｒ３ＳｉＯ０．５、Ｒ２ＳｉＯ１．０、ＲＳｉＯ１．５およびＳｉＯ２．０で示される単位（Ｒは有機基）のうち少なくともＲＳｉＯ１．５で示される単位が含まれた構造を有することを特徴とするものである。 The monofilament of the present invention is obtained by spinning a thermoplastic resin composition containing a silicone compound and a compound having an imide structure, and the silicone compound contains R 3 SiO 0.5 , R 2 SiO 1.0 , It has a structure including at least a unit represented by RSiO 1.5 among units represented by RSiO 1.5 and SiO 2.0 (R is an organic group).
ここで、シリコーン系化合物は、一般に１官能性のＲ３ＳｉＯ０．５（Ｍ単位とも言う）、２官能性のＲ２ＳｉＯ１．０（Ｄ単位とも言う）、３官能性のＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位とも言う）、４官能性のＳｉＯ２．０（Ｑ単位とも言う）で示される単位のうち少なくとも一種から構成された構造を有しているが、本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物は、これら各単位のうち少なくともＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）で示される単位が含まれた構造を有することが必要である。 Here, the silicone compound is generally a monofunctional R 3 SiO 0.5 (also referred to as M unit), a bifunctional R 2 SiO 1.0 (also referred to as D unit), or a trifunctional RSiO . 5 (also referred to as T unit), which has a structure composed of at least one of the units represented by tetrafunctional SiO 2.0 (also referred to as Q unit), but used for the monofilament of the present invention The system compound needs to have a structure including at least a unit represented by RSiO 1.5 (T unit) among these units.
これは、ＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）で示される単位を含む構造のシリコーン系化合物を使用することにより難燃性の高いモノフィラメントが得られるからであり、ＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）で示される単位が含まれず、他の単位からのみ構成された構造を有するシリコーン系化合物を使用した場合は、難燃性に欠けたモノフィラメントが得られやすくからである。 This is because the high flame retardancy monofilament can be obtained by using the silicone-based compounds having a structure containing a unit represented by RSiO 1.5 (T units), represented by RSiO 1.5 (T units) This is because a monofilament lacking flame retardancy is easily obtained when a silicone compound having a structure composed only of other units is used.
そして、本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物は、上述の通り、ＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）で示される単位を含んでいれば、その他の単位を適宜含んでいても問題はないが、より優れた難燃性を取得することができるとの理由から、シリコーン系化合物中のＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）で示される単位の含有量は、シリコーン系化合物全体に対して、モル比で２０％以上が好ましく、さらには５０％以上がより好ましい。 And, as described above, the silicone compound used in the monofilament of the present invention may contain other units as appropriate as long as it contains units represented by RSiO 1.5 (T units). The content of the unit represented by RSiO 1.5 (T unit) in the silicone compound is expressed as a molar ratio with respect to the entire silicone compound because it is possible to obtain superior flame retardancy. It is preferably 20% or more, and more preferably 50% or more.
また、得られるモノフィラメントの強度や耐摩耗性などの物理特性を低下させることなく難燃性を付与できるとの理由から、本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物には、有機基にフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で３０％以上、さらには６０％以上であることが好ましい。 In addition, for the reason that flame retardancy can be imparted without degrading physical properties such as strength and abrasion resistance of the obtained monofilament, the silicone compound used in the monofilament of the present invention has a phenyl group as an organic group. In addition, the phenyl group content is preferably 30% or more, and more preferably 60% or more, in terms of a molar ratio with respect to all organic groups constituting the silicone compound.
さらに、本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物は、シリコーン系化合物中のシラノール基が、シリコーン系化合物に対して重量比で２〜１０重量％含有されていることが好ましく、さらには３〜８重量％含有されていることがより好ましい。 Furthermore, the silicone compound used in the monofilament of the present invention preferably contains 2 to 10% by weight of silanol groups in the silicone compound in a weight ratio with respect to the silicone compound, and more preferably 3 to 8%. More preferably, it is contained by weight%.
この理由は、シラノール基の含有量が上記範囲を満たしていると、モノフィラメントの分子構造上、架橋構造を形成しやすくなり、さらに難燃性の高いモノフィラメントが得られやすくなるからである。 This is because if the content of the silanol group satisfies the above range, a monofilament having a high flame retardancy can be easily obtained due to the formation of a crosslinked structure due to the molecular structure of the monofilament.
さらにまた、本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物は、モノフィラメントを溶融紡糸する際の操作性に優れるとともに、他の構成成分と混ざりやすく、モノフィラメント中に分散しやすいことから、その重量平均分子量が５００〜３０００００であることが好ましく、さらには１０００〜１０００００、より好ましくは３０００〜５００００である。 Furthermore, the silicone compound used in the monofilament of the present invention has excellent operability when melt spinning the monofilament, is easily mixed with other components, and is easily dispersed in the monofilament. It is preferable that it is 500-300000, Furthermore, it is 1000-100000, More preferably, it is 3000-50000.
一方、本発明のモノフィラメントを構成するイミド構造を有する化合物とは、分子構造中に−ＣＯ−ＮＲ’−ＣＯ−（Ｒ’は有機基）の構造を有する化合物のことである。 On the other hand, the compound having an imide structure constituting the monofilament of the present invention is a compound having a structure of —CO—NR′—CO— (R ′ is an organic group) in the molecular structure.
イミド構造を有する化合物としては、熱可塑性を有するものが、モノフィラメントに加工する点から好ましい。ガラス転移温度が１３０℃以上３００℃以下であることが好ましく、１３０℃以上２５０℃以下であることがより好ましい。 As the compound having an imide structure, a compound having thermoplasticity is preferable from the viewpoint of processing into a monofilament. The glass transition temperature is preferably 130 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and more preferably 130 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
イミド構造を有する化合物として、具体的にはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドなどが挙げられる。 Specific examples of the compound having an imide structure include polyimide, polyamideimide, and polyetherimide.
このイミド構造を有する化合物としては、例えば、下記一般式で示されるような構造単位を含有するものが好ましい。 As the compound having this imide structure, for example, a compound containing a structural unit represented by the following general formula is preferable.
上記式中のＡｒは６〜４２個の炭素原子を有する芳香族基であり、Ｒ’は６〜３０個の炭素原子を有する芳香族基、２〜３０個の炭素原子を有する脂肪族基、および４〜３０個の炭素原子を有する脂環族基からなる群より選択された２価の有機基である。 Ar in the above formula is an aromatic group having 6 to 42 carbon atoms, R ′ is an aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, an aliphatic group having 2 to 30 carbon atoms, And a divalent organic group selected from the group consisting of alicyclic groups having 4 to 30 carbon atoms.
上記一般式において、Ａｒとしては、例えば、 In the above general formula, as Ar, for example,
を挙げることができる。Ｒ’としては、例えば、 Can be mentioned. As R ′, for example,
（式中、ｎは２〜３０である）
を挙げることができる。
(Wherein n is 2 to 30)
Can be mentioned.
これらは、本発明の効果を阻害しない範囲内で、１種あるいは２種以上一緒にポリマー鎖中に存在してもよい。 These may be present alone or in combination of two or more in the polymer chain as long as the effects of the present invention are not impaired.
イミド構造を有する化合物は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂との溶融成形性や取り扱い性などの点から、好ましい例として、下記一般式で示されるように、ポリイミド構成成分にエーテル結合を含有するポリエーテルイミドを挙げることができる。 The compound having an imide structure is not particularly limited, but from the viewpoint of melt moldability with thermoplastic resins and handleability, as a preferred example, the polyimide component contains an ether bond as shown by the following general formula. Mention may be made of polyetherimide.
ただし、上記式中Ｒ１は、２〜３０個の炭素原子を有する芳香族基、脂肪族基、および脂環族基からなる群より選択された２価の有機基であり、Ｒ２は、前記Ｒ’と同様の２価の有機基である。 In the above formula, R 1 is a divalent organic group selected from the group consisting of an aromatic group having 2 to 30 carbon atoms, an aliphatic group, and an alicyclic group, and R 2 is: It is the same divalent organic group as R ′.
上記Ｒ１、Ｒ２の好ましい例としては、下記式群に示される芳香族基 Preferred examples of R 1 and R 2 include aromatic groups represented by the following formula group.
を挙げることができる。 Can be mentioned.
熱可塑性樹脂（Ａ）との相溶性、溶融成形性等の観点から、下記式で示される構造単位を有する、２，２−ビス［４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物とｍ−フェニレンジアミン、またはｐ−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましい。 2,2-bis [4- (2,3-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane having a structural unit represented by the following formula from the viewpoints of compatibility with the thermoplastic resin (A), melt moldability and the like. A condensate of an anhydride with m-phenylenediamine or p-phenylenediamine is preferred.
この構造単位を有するポリエーテルイミドは、“ウルテム”（登録商標）の商標名で、ジーイープラスチックス社より入手可能である。例えば、ｍ−フェニレンジアミン由来の単位を含む構造単位（前者の式）を有するポリエーテルイミドとして、“ウルテム（登録商標）１０１０”および“ウルテム（登録商標）１０４０”が挙げられる。また、ｐ−フェニレンジアミン由来の単位を含む構造単位（後者の式）を有するポリエーテルイミドとして、“ウルテム（登録商標）ＣＲＳ５０００”が挙げられる。 A polyetherimide having this structural unit is available from GE Plastics under the trade name “Ultem” (registered trademark). For example, “Ultem (registered trademark) 1010” and “Ultem (registered trademark) 1040” may be mentioned as polyetherimide having a structural unit (former formula) including a unit derived from m-phenylenediamine. Moreover, “Ultem (registered trademark) CRS5000” can be mentioned as a polyetherimide having a structural unit (the latter formula) containing a unit derived from p-phenylenediamine.
また、イミド構造を有する化合物の他の好ましい例として、熱可塑性樹脂との溶融成形性や取り扱い性などの点から、前記一般式中のＡｒが、 In addition, as another preferable example of the compound having an imide structure, Ar in the general formula, from the viewpoint of melt moldability with a thermoplastic resin and handleability,
から選ばれたものであり、Ｒ’が、 R ′ is selected from
から選ばれたものであるポリマーを挙げることができる。 The polymer which is chosen from can be mentioned.
このポリイミドは、公知の方法によって製造することができる。例えば、上記Ａｒを誘導することができる原料であるテトラカルボン酸および／またはその酸無水物と、上記Ｒ’を誘導することができる原料である脂肪族一級ジアミンおよび／または芳香族一級ジアミンよりなる群から選ばれる一種もしくは二種以上の化合物とを脱水縮合することにより得られる。具体的には、ポリアミド酸を得て、次いで、加熱閉環する方法を例示することができる。または、酸無水物とピリジン、カルボジイミドなどの化学閉環剤を用いて化学閉環する方法、上記テトラカルボン酸無水物と上記Ｒ’を誘導することのできるジイソシアネートとを加熱して脱炭酸を行って重合する方法なども例示することができる。 This polyimide can be produced by a known method. For example, it comprises a tetracarboxylic acid and / or an acid anhydride that is a raw material capable of deriving Ar, and an aliphatic primary diamine and / or an aromatic primary diamine that is a raw material capable of deriving R ′. It can be obtained by dehydrating condensation with one or more compounds selected from the group. Specifically, a method of obtaining polyamic acid and then ring-closing by heating can be exemplified. Alternatively, a method of chemically ring-closing using an acid anhydride and a chemical ring-closing agent such as pyridine or carbodiimide, polymerization is performed by heating the tetracarboxylic acid anhydride and the diisocyanate capable of deriving R ′ to perform decarboxylation. The method of performing etc. can also be illustrated.
本発明においては、イミド構造を有する化合物とシリコーン系化合物とを併用することにより、燃焼時にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物と母材である熱可塑性樹脂とが効率よく炭化層を形成することが可能であり、シリコーン系化合物またはイミド構造を有する化合物をそれぞれ単独で添加した場合に比べて、きわめて高いドリップ抑制の効果や難燃性を有するモノフィラメントを得ることができる。 In the present invention, by using a compound having an imide structure and a silicone compound in combination, a silicone compound, a compound having an imide structure, and a thermoplastic resin as a base material can efficiently form a carbonized layer during combustion. Compared with the case where a silicone compound or a compound having an imide structure is added alone, a monofilament having extremely high drip suppression effect and flame retardancy can be obtained.
なお、ここで本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物との組成比は、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物との併用効果が得られやすいとの理由から、シリコーン系化合物が５〜９５重量％に対してイミド構造を有する化合物は９５〜５重量％であることが好ましく、さらにはシリコーン系化合物が１０〜９０重量％に対してイミド構造を有する化合物は９０〜１０重量％であることがより好ましい。 The composition ratio between the silicone compound used in the monofilament of the present invention and the compound having an imide structure is the silicone ratio because the combined effect of the silicone compound and the compound having an imide structure is easily obtained. The compound having an imide structure with respect to 5 to 95% by weight is preferably 95 to 5% by weight, and further, the compound having an imide structure with respect to 10 to 90% by weight of the silicone compound is 90 to 10%. More preferably, it is% by weight.
次に、本発明のモノフィラメントを構成する熱可塑性樹脂は、溶融紡糸してモノフィラメントに加工できるものであれば特に限定はされず、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸などのポリエステル系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２などのポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどの弗素系樹脂、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイドなどの各種熱可塑性樹脂を使用することができるが、人工毛髪用途としては、特にポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリオレフィン樹脂の使用が好適であり、これらの熱可塑性樹脂を２種類以上適宜組み合わせて使用することも可能である。 Next, the thermoplastic resin constituting the monofilament of the present invention is not particularly limited as long as it can be melt-spun and processed into a monofilament. Polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET), polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, Polyester resins such as poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, polyamide resins such as nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11 and nylon 12, fluorine resins such as polyvinylidene fluoride, polypropylene Various thermoplastic resins such as polyolefin resins and polyphenylene sulfide can be used, but for artificial hair use, polyester resins, polyamide resins and polyolefin resins are particularly suitable. It is also possible to use a combination of plastic resin suitably 2 or more.
そして、本発明のモノフィラメントの各構成成分の比率は、難燃性の観点から、熱可塑性樹脂４０〜９４重量％に対して、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物との合計が６０〜６重量％であることが好ましく、さらには熱可塑性樹脂７０〜９０重量％に対して、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物との合計が３０〜１０重量％であることがより好ましい。 And the ratio of each structural component of the monofilament of the present invention is 60 to 6% by weight of the total of the silicone compound and the compound having an imide structure with respect to 40 to 94% by weight of the thermoplastic resin from the viewpoint of flame retardancy. The total of the silicone compound and the compound having an imide structure is more preferably 30 to 10% by weight with respect to 70 to 90% by weight of the thermoplastic resin.
この理由は、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物の含有量が少ない場合は、難燃性に欠けたモノフィラメントが得られやすく、逆にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物の含有量が多い場合は、人工毛髪用途として、十分な強度を持ったモノフィラメントが得られにくくなるからである。 The reason for this is that when the content of the silicone compound and the compound having an imide structure is small, a monofilament lacking flame retardancy is likely to be obtained, and conversely, the content of the silicone compound and the compound having an imide structure is large. This is because it becomes difficult to obtain a monofilament having sufficient strength for artificial hair.
次に、本発明のモノフィラメントの製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the monofilament of this invention is demonstrated.
本発明のモノフィラメントに使用するシリコーン系化合物の製造方法は、何ら特殊な方法を必要とせず、一般的な重縮合方法によって製造することができる。 The production method of the silicone compound used for the monofilament of the present invention does not require any special method and can be produced by a general polycondensation method.
例えば、Ｒ３ＳｉＯＣｌ（トリオルガノクロロシラン）、Ｒ２ＳｉＯＣｌ２（ジオルガノジクロロシラン）、ＲＳｉＯＣｌ３（モノオルガノトリクロロシラン）、ＳｉＯＣｌ４（テトラクロロシラン）をモノマーとして使用する場合には、これら各種モノマーを酸もしくはアルカリの触媒下で重縮合することによりシリコーン系化合物を製造することができる。 For example, when R 3 SiOCl (triorganochlorosilane), R 2 SiOCl 2 (diorganodichlorosilane), RSiOCl 3 (monoorganotrichlorosilane), and SiOCl 4 (tetrachlorosilane) are used as monomers, these various monomers are used. A silicone compound can be produced by polycondensation under an acid or alkali catalyst.
また、有機基Ｒにフェニル基を含むシリコーン系化合物は、有機基Ｒをフェニル基に置換することにより容易に製造することができる。 A silicone compound containing a phenyl group in the organic group R can be easily produced by substituting the phenyl group for the organic group R.
さらに、シラノール基の含有量は製造時の反応時間によって制御することが可能であり、この他にもＲ３ＳｉＯＣｌやＲ３ＳｉＯＨを封鎖剤として使用し、シラノール基と反応させることによってシラノール基の含有量を制御することも可能である。 Furthermore, the content of the silanol group can be controlled by the reaction time at the time of production. In addition to this, by using R 3 SiOCl or R 3 SiOH as a blocking agent and reacting with the silanol group, It is also possible to control the content.
さらにまた、シリコーン系化合物の重量平均分子量についても製造時の反応時間によって制御することが可能である。 Furthermore, the weight average molecular weight of the silicone compound can be controlled by the reaction time during production.
なお、シラノール基の含有量は２９Ｓｉ−ＮＭＲにおいてシラノール基を含有しない構造由来のＳｉＯ２．０、ＲＳｉＯ１．５、Ｒ２ＳｉＯ１．０、Ｒ３ＳｉＯ０．５のピークの面積（積分値）とシラノール基を含有する構造由来のＳｉ（ＯＨ）４、ＳｉＯ０．５（ＯＨ）３、ＳｉＯ１．０（ＯＨ）２、ＳｉＯ１．５（ＯＨ）、ＲＳｉ（ＯＨ）３、ＲＳｉＯ０．５（ＯＨ）２、ＲＳｉＯ１．０（ＯＨ）、Ｒ２Ｓｉ（ＯＨ）２、Ｒ２ＳｉＯ０．５（ＯＨ）、Ｒ３Ｓｉ（ＯＨ）のピークの面積（積分値）の比からシラノール基量を算出することが可能である。 The content of silanol groups is the peak area of SiO 2.0 , RSiO 1.5 , R 2 SiO 1.0 , and R 3 SiO 0.5 derived from the structure not containing silanol groups in 29 Si-NMR (integral Value) and a structure containing silanol groups derived from Si (OH) 4 , SiO 0.5 (OH) 3 , SiO 1.0 (OH) 2 , SiO 1.5 (OH), RSi (OH) 3 , RSiO Ratio of peak area (integrated value) of 0.5 (OH) 2 , RSiO 1.0 (OH), R 2 Si (OH) 2 , R 2 SiO 0.5 (OH), R 3 Si (OH) From this, it is possible to calculate the amount of silanol groups.
例えば、ＲＳｉＯ１．５とＲＳｉＯ１．０（ＯＨ）の積分値の比が１．５（ＲＳｉＯ１．５）：１．０（ＲＳｉＯ１．０（ＯＨ））であれば下記式１の通り求めることができる。 For example, if the ratio of the integral values of RSiO 1.5 and RSiO 1.0 (OH) is 1.5 (RSiO 1.5 ): 1.0 (RSiO 1.0 (OH)), the following formula 1 is satisfied. Can be sought.
また、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定し、ポリスチレン換算でもとめることが可能である。 The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC) and can be determined in terms of polystyrene.
一方、本発明のモノフィラメントに使用するイミド構造を有する化合物の製造方法についても、何ら特殊な方法を必要とせず、一般に知られている２官能カルボン酸無水物と第一級ジアミンとの重縮合反応により製造することができ、例えば、ポリエーテルイミドについては、ビスフェノールとジニトロビスイミドとを重縮合することにより容易に製造することができる。 On the other hand, the production method of the compound having an imide structure used for the monofilament of the present invention does not require any special method, and a polycondensation reaction between a generally known bifunctional carboxylic acid anhydride and a primary diamine. For example, a polyetherimide can be easily produced by polycondensation of bisphenol and dinitrobisimide.
本発明のモノフィラメントを製造するに際しては、何ら特殊な方法を必要とせず、公知の溶融紡糸方法で製造することができる。 When producing the monofilament of the present invention, no special method is required, and the monofilament can be produced by a known melt spinning method.
例えば、エクストルーダー型溶融紡糸機を使用して製造する場合は、まず溶融紡糸機に熱可塑性樹脂、シリコーン化合物およびイミド構造を有する化合物を上述の配合比で供給し、溶融紡糸機内でこれらを溶融混練せしめた樹脂組成物をノズルから押出し、冷却固化して未延伸糸を得る。 For example, when manufacturing using an extruder type melt spinning machine, first supply the thermoplastic resin, the silicone compound and the compound having an imide structure to the melt spinning machine at the above-mentioned blending ratio, and melt these in the melt spinning machine. The kneaded resin composition is extruded from a nozzle and solidified by cooling to obtain an undrawn yarn.
ここで、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物の添加方法としては、上述のように熱可塑性樹脂、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物をそれぞれブレンドし、この混合物を溶融紡糸機に供給してモノフィラメントに形成する方法の他に、熱可塑性樹脂の重合時にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物を添加し、得られた熱可塑性樹脂組成物をペレット化したものを溶融紡糸機に供給してモノフィラメントに形成する方法が挙げられる。 Here, as a method for adding the silicone compound and the compound having an imide structure, the thermoplastic resin, the silicone compound and the compound having an imide structure are blended as described above, and this mixture is supplied to a melt spinning machine. In addition to the method of forming into a monofilament, a silicone compound and a compound having an imide structure are added during polymerization of the thermoplastic resin, and the resulting thermoplastic resin composition is pelletized and supplied to a melt spinning machine. The method of forming is mentioned.
そして、得られた未延伸糸を所望の温度と倍率で延伸し、さらに必要に応じて熱セットすることにより本発明のモノフィラメントが得られる。 And the monofilament of this invention is obtained by extending | stretching the obtained undrawn yarn by desired temperature and magnification, and also heat-setting as needed.
なお、本発明のモノフィラメントは、１本の単糸からなる連続糸であり、その断面形状については、丸、三角、四角、多角形および中空形などのいかなるものであってもよい。 The monofilament of the present invention is a continuous yarn composed of one single yarn, and the cross-sectional shape thereof may be any shape such as a circle, a triangle, a square, a polygon and a hollow shape.
また、本発明のモノフィラメントの直径は、その用途に応じて適宜選択できるが、人工毛髪用途としては、通常０．０２５ｍｍ〜０．２５０ｍｍの範囲のものが最もよく使用される。
Moreover, although the diameter of the monofilament of this invention can be suitably selected according to the use, the thing of the range of 0.025 mm-0.250 mm is most often used normally as artificial hair use.
さらに、本発明のモノフィラメントの構成成分である熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂であり、且つこのモノフィラメントを使用した人工毛髪が高温多湿に曝されやすい環境下で使用される場合は、ポリエステル系樹脂の加水分解を抑制する目的で、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物およびオキサゾリン化合物などを、本発明の目的を阻害しない範囲で添加することもでき、特に未反応のカルボジイミド化合物を添加すると、極めて高い耐加水分解性が得られる。 Furthermore, when the thermoplastic resin that is a constituent of the monofilament of the present invention is a polyester resin, and the artificial hair using the monofilament is used in an environment that is easily exposed to high temperature and humidity, the water of the polyester resin is increased. For the purpose of suppressing decomposition, carbodiimide compounds, epoxy compounds, oxazoline compounds, and the like can be added within a range that does not impair the purpose of the present invention. Particularly, when an unreacted carbodiimide compound is added, extremely high hydrolysis resistance is obtained. can get.
さらにまた、本発明のモノフィラメントには、撥水性、親水性、制電性、消臭性、抗菌性、深色性などの機能を付与することを目的に、浴中加工、吸尽加工、コーティング加工、Ｐａｄ−ｄｒｙ加工、Ｐａｄ−ｓｔｅａｍ加工などの後加工を施すことも可能である。 Furthermore, the monofilament of the present invention is processed in a bath, exhausted, coated for the purpose of imparting functions such as water repellency, hydrophilicity, antistatic, deodorant, antibacterial, and deep color. Post-processing such as processing, pad-dry processing, and pad-steam processing can also be performed.
このようにして得られた人工毛髪用モノフィラメントは、高い難燃性を有し、力学特性の低下の問題を解決しており、従来の人工毛髪用モノフィラメントには見られない安定的な品質を備えている。 The monofilament for artificial hair thus obtained has high flame retardancy, solves the problem of lowering mechanical properties, and has a stable quality not found in conventional monofilaments for artificial hair. ing.
すなわち、本発明の人工毛髪用モノフィラメントをメッシュ基布に固定してなる人工毛髪は、これまでにない高い難燃性能と十分な物理特性を有し、安全性と耐久性を兼備しており、鬘やヘアーウィッグ、付け毛として極めて優れた効果を発揮する。 That is, the artificial hair obtained by fixing the monofilament for artificial hair of the present invention to a mesh base fabric has unprecedented high flame retardancy and sufficient physical properties, and has both safety and durability. Very effective as an eyelid, hair wig, and fur.
以下、実施例に基づいて本発明のモノフィラメントおよび人工毛髪を具体的に説明する。 Hereinafter, the monofilament and artificial hair of the present invention will be specifically described based on examples.
まず、実施例および比較例におけるシリコーン系化合物の調製を下記の通り行い、１４種類のシリコーン系化合物を調整した。その１４種類の内容を表１に示す。 First, the silicone compounds in Examples and Comparative Examples were prepared as follows to prepare 14 types of silicone compounds. Table 14 shows the 14 types of contents.
＜Ｍ、Ｄ、Ｔ、Ｑ単位の割合の調製＞
Ｒ３ＳｉＯＣｌ（Ｍ単位に相当）、Ｒ２ＳｉＯＣｌ２（Ｄ単位に相当）、ＲＳｉＯＣｌ３（Ｔ単位に相当）、ＳｉＯＣｌ４（Ｑ単位に相当）を表１に示すモル比で重縮合し、各種シリコーン系化合物を製造した。
<Preparation of proportions of M, D, T, and Q units>
R 3 SiOCl (corresponding to M unit), R 2 SiOCl 2 (corresponding to D unit), RSiOCl 3 (corresponding to T unit), SiOCl 4 (corresponding to Q unit) are polycondensed in the molar ratio shown in Table 1, Various silicone compounds were produced.
＜フェニル基、メチル基の割合＞
シリコーン系化合物の有機基Ｒをフェニル基またはメチル基で置換し、表１に示すようなシリコーン系化合物を調製した。
<Ratio of phenyl group and methyl group>
A silicone compound as shown in Table 1 was prepared by replacing the organic group R of the silicone compound with a phenyl group or a methyl group.
＜シラノール基の含有量＞
シリコーン系化合物を重縮合する際の反応時間をそれぞれ調整し、シラノール基の含有量が異なるシリコーン系化合物を表１に示すように製造した。
<Content of silanol group>
As shown in Table 1, silicone compounds having different silanol group contents were prepared by adjusting the reaction time for polycondensation of the silicone compounds.
なお、シラノール基の含有量が０重量％となるシリコーン系化合物は、シラノール基の封鎖剤としてＲ３ＳｉＯＣｌを過剰に添加して製造した。 The silicone compound having a silanol group content of 0% by weight was produced by adding excessive R 3 SiOCl as a silanol group blocking agent.
＜シラノール基の含有量の測定＞
ＪＮＭ−ＥＸ４００（日本電子株式会社製）を使用して、２９Ｓｉ−核磁気共鳴スペクトルを用いて測定した。
<Measurement of silanol group content>
Using JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.), measurement was performed using a 29 Si-nuclear magnetic resonance spectrum.
＜分子量＞
下記分析装置により平均分子量ゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより求めた標準ポリスチレン換算重量平均分子量で評価した。
装置：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー株式会社製）
カラム：ＴＳＫｇｅｌＧ１０００ＨＨＲ（東ソー株式会社製）
測定温度：４０℃（カラムオーブン温度）
流速：１ｃｃ／分
クロロホルム試料：オルガノポリシロキサン樹脂を１％クロロホルム溶液として使用。
<Molecular weight>
Evaluation was made by the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene determined by average molecular weight gel permeation chromatography using the following analyzer.
Apparatus: HLC-8120GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgelG1000HHR (manufactured by Tosoh Corporation)
Measurement temperature: 40 ° C. (column oven temperature)
Flow rate: 1 cc / min Chloroform sample: Organopolysiloxane resin is used as a 1% chloroform solution.
一方、実施例および比較例で使用したイミド構造を有する化合物は、ポリエーテルイミド（ＧＥ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社製、ＵＬＴＥＭ１０１０、ガラス転移温度（Ｔｇ）：２１０℃）を使用した。 On the other hand, as the compound having an imide structure used in Examples and Comparative Examples, polyetherimide (manufactured by GE Plastics, ULTEM1010, glass transition temperature (Tg): 210 ° C.) was used.
また、各実施例における燃焼評価および各物性測定については以下の通り行った。 Moreover, about the combustion evaluation and each physical-property measurement in each Example, it carried out as follows.
＜酸素指数（ＬＯＩ）の測定＞
人工毛髪用モノフィラメントを長さ１０ｃｍ、重量１ｇとなるように引き揃えたモノフィラメントの束を試験片として作製し、ＪＩＳ Ｋ７２０１（酸素指数法による高分子材料の燃焼試験方法）に準じて酸素指数を求めた。この酸素指数が高いほど、難燃性が高いことを示す。
<Measurement of oxygen index (LOI)>
A monofilament bundle of monofilaments for artificial hair aligned to a length of 10 cm and a weight of 1 g is prepared as a test piece, and the oxygen index is obtained according to JIS K7201 (polymer material combustion test method using oxygen index method). It was. The higher the oxygen index, the higher the flame retardancy.
＜直径（ｍｍ）＞
１０本のモノフィラメントを用意し、ＭＩＴＵＴＯＹＯ製デジタルマイクロメーターを使用して各モノフィラメントの長径と短径を１点ずつ測定し、その平均値を直径とした。
<Diameter (mm)>
Ten monofilaments were prepared, the major axis and minor axis of each monofilament were measured one by one using a digital micrometer manufactured by MITUTOYO, and the average value was taken as the diameter.
＜引張強伸度＞
ＪＩＳ Ｌ１０１３−１９９９の８．５および８．７に準じて引張強力および伸度を測定した。そして、測定した引張強力（ｃＮ）をモノフィラメントの繊度（ｄｔｅｘ）で割り返し、その値を引張強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。
<Tensile strength and elongation>
Tensile strength and elongation were measured according to JIS L1013-1999, 8.5 and 8.7. And the measured tensile strength (cN) was divided by the fineness (dtex) of the monofilament, and the value was defined as the tensile strength (cN / dtex).
［実施例１〜１３、比較例１〜４］
固有粘度（ＩＶ）が０．７０のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す）と製造した各種シリコーン系化合物およびポリエーテルイミド（以下、ＰＥＩと称す）を、表２に示すような割合でエクストルーダー型の溶融紡糸機に供給し、２８０℃の温度で溶融混練した後、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を紡糸口金から押し出し、直ちに７０℃の温水浴中に導いて冷却固化し、未延伸糸を得た。
[Examples 1 to 13, Comparative Examples 1 to 4]
Extruder type polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) having an intrinsic viscosity (IV) of 0.70 and various silicone compounds and polyetherimide (hereinafter referred to as PEI) produced in the proportions shown in Table 2. And melt-kneaded at a temperature of 280 ° C., then the molten thermoplastic resin composition was extruded from the spinneret, immediately introduced into a 70 ° C. hot water bath, cooled and solidified, and the undrawn yarn was Obtained.
引き続き、この未延伸糸を９３℃の温水中で３．６倍に延伸し、さらに１２０℃の熱風雰囲気下で１．３９倍に延伸してトータル５．０倍の延伸行った。 Subsequently, this unstretched yarn was stretched 3.6 times in warm water at 93 ° C. and further stretched 1.39 times in a hot air atmosphere at 120 ° C. for a total stretch of 5.0 times.
その後、２３０℃の熱風雰囲気下で０．９０倍にて熱セットを行い、直径０．０７０ｍｍのポリエステルモノフィラメントを得た。 Then, heat setting was performed at 0.90 times in a hot air atmosphere at 230 ° C. to obtain a polyester monofilament having a diameter of 0.070 mm.
得られたポリエステルモノフィラメントの各物性および引き揃えたモノフィラメントの束の評価結果を表２に併せて記載する。 The physical properties of the obtained polyester monofilament and the evaluation results of the aligned monofilament bundle are also shown in Table 2.
表２の結果から明らかなように、本発明の条件を満たしたモノフィラメントは、高い難燃性を有し、且つ引張強度が高いため、このモノフィラメントを使用した人工毛髪は、難燃性に優れ、耐久性が高いなど優れた効果を有することができる。 As is clear from the results in Table 2, since the monofilament that satisfies the conditions of the present invention has high flame retardancy and high tensile strength, the artificial hair using this monofilament has excellent flame retardancy, It can have excellent effects such as high durability.
これに対して、本発明の条件を満たさないモノフィラメントは、実施例で得られたモノフィラメントに比べて、難燃性および引張強度に欠けているため、このモノフィラメントを使用した人工毛髪は、難燃性および耐久性が低く、実用性に欠けたものとなる。 On the other hand, monofilaments that do not satisfy the conditions of the present invention lack flame retardancy and tensile strength compared to the monofilaments obtained in the examples. Therefore, artificial hair using this monofilament is flame retardant. Further, the durability is low and the practicality is lacking.
特に、シリコーン系化合物およびＰＥＩの両方を含有しているものの、シリコーン系化合物内にＲＳｉＯ１．５で示される単位が含まれていないと（比較例４）、難燃性効果が向上しないことが表２の結果から分かる。 In particular, although both the silicone compound and PEI are contained, if the unit represented by RSiO 1.5 is not contained in the silicone compound (Comparative Example 4), the flame retardancy effect may not be improved. It can be seen from the results in Table 2.
従来の難燃性繊維に比べて高い難燃性を有し、且つ強度や耐摩耗性などの物理特性に優れたモノフィラメントを取得することができるため、このモノフィラメントを、人工毛髪や人工毛髪用モノフィラメントをメッシュ基布に固定してなる人工毛髪に使用した場合には、難燃性と耐久性の高い人工毛髪が得られる。 Monofilaments that have high flame retardancy compared to conventional flame retardant fibers and excellent physical properties such as strength and abrasion resistance can be obtained. Is used for artificial hair obtained by fixing to a mesh base fabric, it is possible to obtain artificial hair having high flame resistance and durability.
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