KR20140120963A

KR20140120963A - 인공모발섬유 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140120963A
Application number: KR20130036180A
Authority: KR
Inventors: 김종천; 김환철; 김찬영; 오승민; 황의래; 박명은; 송인자; 손해성; 박상혁; 박성모
Original assignee: (주)우노 앤 컴퍼니
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: KR101562284B1

Abstract

본 발명에 따른 인공모발섬유는 코어부(A) 및 상기 코어부(A)를 감싸는 쉬이스부(B)로 이루어지는 쉬이스-코어 구조를 가지며, 상기 코어부(A)는 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 상기 쉬이스부(B)는 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 헤어컬링도구 가열온도 130 내지 200 ℃에서 천연모발과 동일한 컬형성성을 나타낸다.

Description

인공모발섬유 및 그 제조방법 {Synthetic Hair Filament and Process for Preparing Same}

본원발명은 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코어(core)부(A)와, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하는 쉬이스(sheath)부(B)로 이루어지며, 천연모발과 동일한 헤어아이언 컬(curl)성을 발현하고, 우수한 난연성, 내열성, 촉감 등을 갖는 인공모발섬유에 관한 것이다.

가발용 섬유로 주로 사용되는 인공모발은 컬(curl)형성, 컬(curl)유지성, 난연성, 내열성, 선명한 색상, 자연스러운 광택, 가벼움, 내열성, 부드러운 촉감, 유연성 등이 요구된다. 여기서, 컬형성성이란 가정용 헤어아이언 혹은 미용실 스토브헤어아이언으로 컬을 만들 때 인모처럼 용이하게 컬이 형성되는 기능을 의미한다. 이러한 컬형성성은 인모를 대체하는 인공모발이 구비해야하는 중요한 기능이다. 또한, 헤어아이언으로 컬 형태를 형성시킬 수 있는 온도에서 수축변형이나 열융착에 의한 섬유형태 변형이 없이 견딜 수 있어야 한다.

종래에는 가발용 섬유로 PVC 섬유와 모다크릴 섬유가 사용되어 왔다. 그러나 이들 섬유는 난연성은 매우 우수하나 내열성이 부족하여 소비자들이 가정에서 헤어드라이어 혹은 헤어아이언을 사용하여 머리 손질시 사(絲)의 형태가 변형되는 문제가 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 열변형 온도가 비교적 높은 수지를 주성분으로 하는 폴리에스테르계 인공 모발이 사용되고 있다. 폴리에스테르계 인공 모발로 PET, PBT, PTT 등의 수지가 사용되는데, 이들 폴리에스테르 수지는 내열성이 비교적 우수하나 불에 타기 쉬우므로 인공모발로 사용되기 위해서는 난연제를 첨가하여 난연성을 부여해 주어야 한다. 이들 폴리에스테르수지를 난연화하여 인공모발로 사용하는 공지 기술은 다수 공개되어 있다.

본 발명자들은 이미 난연 인공모발에 관하여 대한민국특허 제0714782호에 폴리에스테르 수지와 고분자형 브롬 난연제로 이루어지는 난연 인공모발 제조 기술에 관하여 공개한 바 있다.

통상 폴리에스테르 난연성 인공모발은 단독으로 사용되기도 하고 인모와 섞어 가발 제품을 만들게 되는데 이러한 제품은 가발 제품을 제조하는 공정에서 90 내지 120℃로 가열된 스팀 혹은 공기에 의하여 컬스타일이 고정되며 소비자는 이 제품을 그대로 사용된다. 사용 중에 헤어스타일을 변경시키고 싶을 때는 가정이나 미용실에서 컬스타일을 변경하기도 하는데, 이때 사용되는 기구가 가정용 헤어아이언 또는 스토브아이언이라는 미용기구이다.

그런데, 가정이나 미용실에서 인공모발을 가공할 경우 폴리에스테르를 기본 수지로 하는 인공모발은 헤어아이언을 사용한 컬형성시 컬이 인모처럼 신속하게 만들어지지 않는다. 폴리에스테르 인공모발은 고온에서 컬을 만들고 헤어아이언을 제거한 후 만들어진 컬을 냉각하는 과정을 거쳐야만 비로소 컬이 유지되는 단점이 있다. 즉, 인모는 고데기로 컬을 만드는 경우 약 5초 정도만 가열해주어도 원하는 컬이 형성되는 반면, PET계 인공모발은 10초 정도 가열 후 고데기를 제거한 다음, 다시 약 10초 정도 컬 형상을 유지시키면서 냉각시켜주어야만 원하는 컬을 얻을 수 있다. 이러한 컬형성 과정은 신속성을 원하는 미용실에서 고데기로 가발 컬스타일을 변형시키고자 하는 경우 매우 불편한 문제이다.

한편, 인공모발용 섬유에 쉬이스-코어 구조를 갖도록 하여 각각의 폴리머의 특성을 살릴 수 있는 방법이 개발되고 있다. 일본특개평3-185103호에 코어성분으로 PET수지를 배치하고 시스성분으로 폴리아미드 수지를 배치한 인공모발용섬유가 공지되어 있고, 일본특개평1-282309호에 코어성분으로 나일론 6, 66 등 폴리아미드계수지를 배치하고 시스성분에 나일론46 수지를 배치한 인공모발용 섬유가 공지되어 있다. 또한, 한국특허공개 제2007-0094661호에는 코어 성분으로 반방향족 폴리아미드를 배치하고 쉬이스부 성분으로 직쇄포화지방족 폴리아미드 성분을 배치한 인공모발용섬유 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 공지의 쉬이스-코어구조의 인공모발은 이연성 수지를 사용하고 있으므로 고난연성이 요구되는 인공모발용섬유로 적합하지 않을 뿐만 아니라 고내열성이 요구되는 스토브고데기를 사용하는 인공모발용섬유로 사용하기에는 기능적인 문제가 있다. 따라서, 인공모발을 쉬이스-코어구조로 하더라도 쉬이스부와 코어부에 적합한 재료를 선정할 것이 필요하다.

이에 본 발명자는 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 코어부(A)로하고, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 쉬이스부(B)로 하여 헤어컬링아이언 온도 130 내지 200℃ 범위에서 가열과 동시에 컬이 형성되고, 우수한 난연성, 내열성, 촉감 등을 갖는 인공모발섬유 및 그 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 헤어컬링아이언 가열온도 130 내지 200℃ 범위에서 용이하게 컬이 바로 형성되어, 소비자가 가정에서 헤어아이언 또는 스토브아이언으로 컬을 자유롭게 형성할 수 있는 인공모발섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 컬형성성, 컬유지성, 난연성, 내열성 및 촉감이 뛰어난 인공모발섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 인공모발섬유를 적용한 가발을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 인공모발섬유는 코어부(A) 및 상기 코어부(A)를 감싸는 쉬이스부(B)로 이루어지는 쉬이스-코어 구조를 가지며, 코어부(A)는 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 쉬이스부(B)는 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

본 발명에서 코어부(A)는 50 내지 80 중량%이고, 쉬이스부(B)는 20 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.

상기 코어부(A), 쉬이스부(B) 또는 이들 모두(A,B)에 난연제를 더 포함할 수 있다. 난연제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 14 내지 20 중량부로 포함되고, 폴리카보네이트 수지 및 폴리아릴레이트 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여, 6 내지 14 중량부로 포함될 수 있다.

난연제는 쉬이스부(B) 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 난연제는 브롬계 난연제가 사용될 수 있다.

폴리에스테르계 수지는 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 바람직하게, 폴리사이클로헥산디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 수지가 사용될 수 있다. 또한, 폴리아미드 수지로는 PA6 또는 PA66이 사용될 수 있다.

코어부(A), 쉬이스부(B) 또는 이들 모두(A,B)에 소광제, 열안정제, 광안정제, 자외선안정제, 형광제, 산화방지제, 대전방지제, 안료, 염료, 가소제, 활제, 난연보조제 및 무기충진재로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 인공모발섬유의 섬도는 30 내지 100 데니어일 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유를 사용한 가발을 제공한다.

본 발명은 또한, 인공모발섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물 및 난연제를 포함하는 코어용 펠렛(Ⅰ) 50 내지 80 중량%와 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물 및 난연제를 포함하는 쉬이스용 펠렛(Ⅱ) 20 내지 50 중량%를 쉬이스-코어 방사구금에 용융방사하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 인공모발섬유는 헤어컬링아이언 온도 130 내지 200℃ 범위에서 가열과 동시에 컬이 형성되고, 가발사로서 요구되는 난연성, 내열성, 컬유지성, 촉감 등의 기본적 특성이 우수하다.

제1도는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유의 사시도이다.
제2도의 (a) 내지 (d)는 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유의 수직 단면도에 대한 구체예들이다.

본 발명은 인공모발섬유에 관한 것으로, 헤어컬링아이언 가열온도 130 내지 200℃ 범위에서 가열과 동시에 컬이 형성되는 인공모발섬유에 관한 것이다.

본 발명의 인공모발섬유는 코어부(A) 및 상기 코어부(A)를 감싸는 쉬이스부(B)로 이루어지는 쉬이스-코어 구조를 가지며, 코어부(A)는 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 쉬이스부(B)는 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 포함함으로써, 헤어컬링아이언 온도 130 내지 200℃의 범위에서 가열과 동시에 컬형성이 우수한 인공모발섬유를 제공하기 위한 것이다. 이하 구체적인 내용을 상세히 설명한다.

인공모발섬유

도 1은 본 발명에 따른 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유의 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인공모발섬유는 코어부(A)를 중심으로 하고, 상기 코어부(A)를 쉬이스부(B)가 감싸는 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유의 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인공모발섬유는 코어부(A)를 중심으로 하고, 상기 코어부 외부를 쉬이스부(B)가 감싸는 구조를 갖는다.

도 2는 쉬이스-코어 구조를 갖는 인공모발섬유의 수직단면도이다. 하나의 구체예에서는 도 2(a)와 같이, 쉬이스부(B) 내부에 하나의 코어부(A)를 가질 수 있다. 다른 구체예에서는 도 2(b)와 같이, 쉬이스부(B) 내부에 두개의 코어부(A)가 형성될 수 있으며, 또 다른 구체예에서는 도 2(c)와 같이, 쉬이스부(B) 내부에 3 개의 코어부(A)가 형성될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 하나의 쉬이스부에 코어부가 4 이상이 형성될 복합 코어구조도 가질 수 있다.

또 다른 구체예에서는 쉬이스-코어 구조가 동심원 형상이 아닌 이형(異形) 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 땅콩형, 별형, 타원형, 중공타원형 등이 사용될 수 있다. 또한 쉬이스-코어 구조는 반드시 동일한 형태로 제한되지 않는다. 예를 들어, 쉬이스부가 땅콩형, 별형, 타원형 혹은 중공타원형인 반면, 코어부가 원형인 경우도 가능하며, 그 반대의 경우도 가능하다. 도 2(d)는 쉬이스부가 땅콩형이고 코어부가 원형인 복합 코어 구조에 대한 한 구체예이다.

상기 코어부는 전체 인공모발섬유 중 50 내지 80 중량%이고, 상기 쉬이스부는 20 내지 50 중량%이다. 쉬이스부의 비율이 20 중량% 미만이면 쉬이스부의 파열에 의해 코어부의 수지가 돌출될 가능성이 높고, 촉감이나 내열성, 내용제성 및 용융드립성과 같은 효과가 불충분하다. 쉬이스부 비율이 50 중량% 초과이면 원하는 컬을 용이하게 얻을 수 없다는 문제가 있다. 바람직하게는 상기 코어부는 전체 인공모발섬유 중 60 내지 80 중량%이고, 상기 쉬이스부는 20 내지 40 중량%이다.

코어부 (A)

본 발명의 코어부(A)는 비결정수지로서, 폴리카보네이트(polycarbonate: PC) 수지, 폴리아릴레이트(polyallylate: PAR) 수지 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명에서 코어부(A) 수지는 인모와 동일한 헤어 컬링도구의 컬성을 발현하는데 기여한다.

폴리카보네이트(PC) 수지는 대표적인 엔지니어링플라스틱으로 전자기기, OA 기기, 자동차 부품, 기축자재, 의료기기등에 사용된다. 이 수지는 기계강도가 매우 높고 강하며, 굽힘강도도 크고, 투명하며, 충격강도도 높다. 내열성도 높아 유리전이 온도(Tg)가 130 내지 140℃이다. 그러나 공중합체 폴리카보네이트(PC) 수지는 유리전이 온도가 160 내지 200℃로 내열성이 매우 높다. 따라서 내열성을 높이기 위하여 공중합체로 만들기도 한다.

폴리카보네이트(PC) 수지로는 범용 PC와 내열 PC가 있다. 범용 PC는 유리전이 온도가 130 내지 140℃이므로 헤어컬링온도가 130℃ 부근의 비교적 낮은 온도에서 인모처럼 컬형성을 가능하게 한다. 반면, 내열 PC는 200℃ 부근의 고온에서 인모와 같은 컬성을 발현한다. 따라서 내열 PC의 비율을 조절하여 온도조절이 가능하다.

상기 범용 PC는 비스페놀 A와 포스겐의 계면축중합법으로 제조하거나 비스페놀 A와 카본산 유도체(디페닐카보네이트) 에스테르 교환법으로 중합하여 제조할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 범용 PC는 하기 화학식 1로 표시된다.

상기 내열 PC는 비스페놀 A 와 비스페놀 TMC(trimethylcyclohexanone)와 카본산 유도체 공중합 폴리카보네이트로서 내열온도를 조절한다. 공중합비율에 따라서 유리전이온도(Tg)가 160, 170, 180, 190, 200℃ 등이 될 수 있다.

내열 PC는 본 발명의 효과에 크게 기여하는 공중합 폴리카보네이트 수지로서, 공중합성분으로 비스페놀 A구조에서 메틸그룹을 트리메틸사이클로헥산으로 치환된 성분이 포함된다. 이 성분의 공중합비율에 따라 PC의 유리전이온도가 160 내지 200℃까지 조절된다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 내열 PC는 하기 화학식 2로 표시된다.

다만, 폴리카보네이트(PC) 수지 사용시, 난연성이 요구되면 별도의 난연제를 첨가해주어야 한다.

폴리아릴레이트(PAR) 수지는 대표적인 엔지니어링 플라스틱으로 전기전자분야, 자동차, 기계분야에 사용된다. 상기 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 테레프탈산과 이소프탈산의 혼합산과 비스페놀A로부터 계면중합으로 제조할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 2가 페놀과 방향족 디카르본산클로라이트 중축합물로서 용융중합, 용액중합, 계면중합법 모두에 의해 제조될 수 있으나, 본 발명에서는 계면중합법에 의해 제조된 폴리아릴레이트(PAR) 수지를 사용하였다. 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 주쇄에 방향족환과 에스터기를 고밀도로 포함하고 있으므로 높은 내열성, 난연성, 기계적 특성을 나타낸다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 하기 화학식 3으로 표시된다.

폴리4,4'-이소프로피리딘 디페닐렌 테레프탈레이트 공중합체

폴리아릴레이트(PAR) 수지는 현재 상용화된 수지가 한정되어 있다. 유리전이온도 193℃인 수지가 본 발명에 적합하며 이 수지를 사용하는 경우, 범용 PC를 일정량 블렌드하여 컬링 적합성을 조절할 수 있다. 이 수지는 한계 산소지수(LOI)가 37인 고난연성이므로 별도의 난연제를 혼합하지 않아도 난연성을 부여할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 비중이 1.21로 낮다.

폴리아릴레이트(PAR) 수지는 헤어아이언으로 컬링작업시 인모와 동일한 컬형성성을 나타내는 특성이 있다. 또한 분자쇄중에 방향환이 다량 포함되어 있어 난연성이 우수하다. 수지자체의 가시광산 투과율이 매우 높아 선명한 색상이 요구되는 인공모발로서 적합하다. 또한 수지 비중이 1.21로 인모보다 가볍기 때문에 가벼운 인공모발을 만들 수 있어 가발착용자의 착용감이 좋다.

다만, 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 할로겐화 탄화수소, 방향족계 용제, 혹은 에스테르계용제에 침해되고, 고온에 가수분해된다. 또한, 한계 산소지수(LOI) 36%의 난연성을 가지고, 굴절율 1.610이다. 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 아세톤, 벤젠, 톨루엔, 초산에틸, 메틸에틸케톤 등 방향족탄화수소, 할로겐화탄화수소, 에스테르계, 케톤계 용제에 용해된다.

폴리카보네이트(PC) 수지 및 폴리아릴레이트(PAR) 수지는 비결정성 수지이기 때문에 쌍침이라는 미싱 과정에서 부착해주는 가발용 본드에 용해되어 섬유가 절단되므로 인공모발소재로 사용하는 데에 한계가 있다. 또한 스트레스 크랙(stress crack) 현상이 일어나면 마찰과정에서 섬유가 약해시지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명자들은 쉬이스-코어 구조의 섬유구조로 코어부에 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 배치하고, 쉬이스부에 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 배치하여 인모와 같은 컬링특성을 갖으면서 인공모발로서 적합한 인공모발섬유를 개발하였다.

본 발명의 코어부(A)는 난연제를 포함할 수 있다. 난연제로는 브롬계 난연제가 사용될 수 있으며, 특히 고분자형 브롬계 난연제가 바람직하다. 상기 고분자형 브롬계 난연제로는 폴리브로모스티렌계 난연제, 폴리디브로모스티렌계 공중합체 난연제, 브롬화 에폭시계 난연제 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 고분자형 브롬계 난연제가 바람직하게 적용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 브롬화 에폭시계 난연제 혹은 브롬화 페녹시계 난연제가 적용될 수 있다. 상기 브롬화 에폭시계 난연제는 하기의 화학식 4의 반복단위를 갖는다.

상기 구조식에서 n은 중합도로 17∼100의 범위임.

바람직하게는 상기 고분자형 브롬화 에폭시계 난연제는 20,000 내지 80,000 범위의 수평균 분자량을 갖는다. 만일 수평균 분자량이 20,000 미만인 것을 사용할 경우, 내드립성이 불량해질 수 있으며, 수평균 분자량이 80,000을 초과할 경우 폴리이스테르계 수지와 균일한 혼합이 이루어지지 않아 방사 및 연신중 사절이 발생될 수 있으며, 섬도가 불균일해지는 경향이 있다. 더욱 바람직하게는 상기 고분자형 브롬계 난연제는 30,000 내지 60,000이다. 다른 구체예에서는 상기 브롬화 에폭시계 난연제와 함께 혹은 대체하여 통상의 폴리브로모스티렌계 난연제 및 폴리디브로모스티렌 공중합체 난연제를 사용할 수 있다.

본 발명에서 난연제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 14 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 난연제가 14 중량부 미만인 경우, 충분한 난연성을 얻을 수 없고, 연소시 드립(drip)이 발생할 수 있다. 또한, 20 중량부 초과인 경우 균일한 혼합이 이루어지지 않아 섬유 형성이 불가능하고, 인공모발섬유의 용융방사시 사절발생이 증가할 수 있다.

또한, 난연제는 폴리카보네이트 수지 및 폴리아릴레이트 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여, 6 내지 14 중량부로 포함할 수 있다. 폴리아릴레이트 수지는 자체 난연성이 있으므로 폴리카보네이트 수지 및 폴리아릴레이트 수지(PC/PAR) 혼합시 난연제 첨가량이 폴리카보네이트 수지(PC)만 사용했을 때보다 소량 사용된다.

쉬이스부(B)수지

본 발명의 쉬이스부(B)는 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명에서 쉬이스부(B) 수지는 코어부(A) 수지의 약점 즉 가발용 본드에 용해되지 않도록 하는 주 기능과 인모와 유사한 촉감, 내열성, 난연성을 부여하는 기능을 수행한다.

상기 폴리에스테르계 수지로는 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 즉 PET, PCT, PBT, PTT, PEN등의 수지가 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 블렌드하거나 공중합하여 사용될 수 있다. 이중 폴리사이클로헥산디메틸렌테레프탈레이트계 수지(PCT)를 사용할 경우 분자구조 내에 사이클로헥산환이 존재하므로 고융점을 가져 내열성 면에서 가장 바람직하다.

상기 PCT계 수지는 탄소원자수 6 내지 20의 사이클로알리파틱 디올(cycloaliphatic diol)과 탄소원자수 6 내지 20의 방향족 디액시드 화합물(aromatic diacid)로부터 유도된 것이다. 구체예에서는 상기 테레프탈산 및/또는 그 유도체와 1, 4-사이클로헥산디메탄올을 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 하여 축중합한 중합체가 사용될 수 있다. 상기 테레프탈산 유도체로는 디메틸테레프탈레이트가 사용될 수 있다. 또 다른 구체예에서는 디올 성분으로서 1, 4-사이클로헥산디메탄올을 사용하고, 디엑시드 성분으로서 테레프탈산 및/또는 그 유도체를 80 내지 99%, 이소프탈산 및/또는 그 유도체를 1 내지 20%를 사용한 공중합체가 사용될 수 있다. 본 발명의 폴리사이클로헥산디메탄올 테레프탈레이트계 수지는 바람직하게는 o-클로로 페놀 용액에서 상온(25℃)으로 측정시 고유점도[η]가 0.7 내지 1.1 dl/g, 더 바람직하게는 0.75 내지 1.0 dl/g이다. 고유점도가 0.7 dl/g 미만이거나 1.1 dl/g를 초과할 경우, 난연제와 균일한 혼합이 이루어지기 어렵고, 이에 따라 방사, 연신공정에서 사절발생이 증가할 수 있다. 본 발명의 다른 구체예에서는 상기 폴리사이클로헥산디메탄올 테레프탈레이트를 디에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 4-히드록시벤조산, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 저분자량 지방족 폴리에스테르 또는 지방족 폴리아미드 등의 공중합 성분과 공중합하여 사용할 수 있다.

상기 폴리아미드계 수지는 카프로락탐의 개환 중합체로 이루어지는 나일론 6 수지 또는 헥사메틸렌디아민과 아디핀산과의 공중합체로 이루어지는 나일론 66 수지 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 인모처럼 유연한 촉감을 부여하기 위해서 지방족 폴리아미드계 수지인 PA 66, PA 66 수지가 적합하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 쉬이스부(B)는 난연제를 포함할 수 있다. 난연제는 상기 쉬이스부(B) 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 난연제가 10 중량부 미만인 경우 충분한 난연성을 얻을 수 없으며, 연소시 드립(drip)이 발생할 수 있다. 또한, 30 중량부 초과인 경우 균일한 혼합이 이루어지지 않아 섬유 형성이 불가능하고 용융방사시 사절발생이 증가할 수 있다. 쉬이스부에서 사용되는 난연제의 이외의 사항은 코어부에 사용된 난연제와 동일하기에 중복기재를 회피하기위해서 기술하지 아니한다.

소광제

본 발명의 코어부(A), 쉬이스부(B) 또는 이들 모두(A,B)에 소광제를 더 포함할 수 있다. 코어부(A), 쉬이스부(B) 또는 이들 모두(A,B)에 소광제를 적용할 경우, 인모에 가까운 광택을 얻을 수 있다. 사용될 수 있는 소광제로는 유기 입자, 무기 입자 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이중 보다 바람직한 것은 무기입자이다.

무기 입자를 적용할 경우 소광제 자체의 난반사에 의해 소광이 이루어지게 한다. 무기입자로는 황산바륨, 이산화규소, 탄산칼슘, 이산화티탄, 탈크, 삼산화안티몬 등이 사용될 수 있으나, 이산화규소와 탈크가 인공모발의 색상을 탁하게 하지 않으면서 소광효과가 우수하여 바람직하고, 가장 바람직하게는 이산화규소이다.

본 발명의 소광제는 0.01∼3.0 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 것이 바람직하다. 입경이 0.01 ㎛ 미만일 경우 컴파운딩 공정에서 응집을 일으켜 방사, 연신공정에서 사절 발생이 증가할 수 있으며, 입경이 3.0 ㎛을 초과하면 방사성이 불량해지므로 본 발명에 적합하지 않다. 더욱 바람직하게는 0.01∼1.0 ㎛ 범위이다.

기타 첨가제

본 발명의 코어부(A), 쉬이스부(B) 또는 이들 모두(A, B)는 상기 구성요소 외에도 필요에 따라 열안정제, 광안정제, 자외선안정제, 형광제, 산화방지제, 대전방지제, 안료, 염료, 가소제, 활제, 난연보조제, 무기충진재 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 단독으로 적용하거나 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 난연보조제로는 산화안티몬이 바람직하게 적용될 수 있다. 산화안티몬으로는 삼산화안티몬이 적합하다. 삼산화안티몬을 적용할 경우 난연성과 내드립성을 높임으로써 수지에 배합하는 난연제의 함량을 줄일 수 있다. 염료로는 카본블랙이 바람직하게 적용될 수 있다. 본 발명에 적합한 산화안티몬은 평균입경 0.1 내지 1.0 ㎛이 적합하다. 산화안티몬 입경이 0.1㎛ 미만이면 분산성이 불량해질 수 있다. 반면 산화안티몬 입경이 1.0㎛를 초과하면 섬유표면에 지나치게 다수의 돌기가 형성되므로 섬유표면의 미끄럼성이 저하될 뿐만 아니라 빗질성도 불량해질 수 있다.

인공모발섬유의 제조

본 발명은 또한 인공모발섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 코어용 펠렛(Ⅰ)과 쉬이스용 펠렛(Ⅱ)을 쉬이스-코어 방사구금에 용융방사하는 단계를 포함하여 이루어진다. 인공모발섬유에서, 코어용 펠렛(Ⅰ)은 50 내지 80 중량%이고, 쉬이스용 펠렛(Ⅱ)은 20 내지 50 중량%이다.

상기 코어용 펠렛은 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물 및 난연제를 포함하는 수지 조성물을 통상의 압출기에 용융압출하여 제조할 수 있다. 상기 압출기로는 이축 압출기가 바람직하게 적용된다.

상기 코어용 펠렛(Ⅰ)의 조성물은 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 난연제가 14 내지 20 중량부로 포함되고, 상기 폴리카보네이트 수지 및 폴리아릴레이트 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여, 난연제가 6 내지 14 중량부로 포함될 수 있다.

상기 쉬이스용 펠렛(Ⅱ)은 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물 및 난연제를 포함하는 수지 조성물을 통상의 압출기에 용융압출하여 제조할 수 있다. 상기 압출기로는 이축 압출기가 바람직하게 적용된다. 쉬이스용 펠렛(Ⅱ)의 조성물은 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 대하여, 난연제가 10 내지 30 중량부 포함될 수 있다.

코어용 펠렛(Ⅰ), 쉬이스용 펠렛(Ⅱ) 또는 이들 모두(Ⅰ,Ⅱ)에 카본블랙, 무기미립자, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, 무기미립자를 소량 첨가하여 인공모발의 광택을 조절할 수 있다.

코어용 펠렛(Ⅰ), 쉬이스용 펠렛(Ⅱ)은 방사하기 전에 각각 건조단계를 더 거칠 수 있다. 상기 건조는 통상 질소분위기하에서 80 내지 180℃, 바람직하게는 80 내지 130℃에서 3 내지 10 시간, 바람직하게는 4 내지 8 시간 건조하여 수분율 500 ppm 이하, 바람직하게는 수분율이 0 내지 100 ppm이 되도록 한다.

상기 건조된 펠렛은 쉬이스-코어 형성이 가능한 복합방사기에 투입하여 용융방사하여 미연신사를 제조한다. 방사공정에서 윤활제, 계면활성제, 대전방지제가 포함된 유제처리를 한다. 제조된 미연신사는 연신장치에서 1.5 내지 3배 연신하면서 열처리한다.

방사 구금의 형태는 특별한 제한이 없으며, 예컨대, 원형, 땅콩형, 별형, 타원형, 중공타원형 등이 사용될 수 있다. 코어부(A) 수지를 용융시키는 압출기의 계량부 온도는 260 내지 330℃로 하고, 쉬이스부(B) 수지를 용융시키는 압출기의 계량부 온도는 250 내지 320℃로 하여 각각 용융시키고 방사팩 온도는 290 내지 350℃로 방사한다. 이때 방사 구금직하부에 통상의 방법으로 가열통을 설치할 수 있다. 토출되는 필라멘트사는 냉각시켜 유제가 담긴 욕조에 통과될 수 있다. 이와 같이 제조된 미연신사는 연신장치에서 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연신장치는 통상가열드럼 연신장치가 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 연신배율은 열처리 공정을 통과한 섬유의 물성을 측정하여 결정될 수 있으며, 통상 1.5 내지 3 배의 연신비로 연신한다.

상기 연신된 연신사는 150 내지 280℃ 범위로 가열된 열처리 장치에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기열처리 방법 및 열처리 장치는 통상의 방법을 사용하여 적용할 수 있으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.

상기와 같이 열처리하여 얻어진 본 발명의 인공모발섬유는 30 내지 100 데니어의 섬도를 갖을 수 있다.

본 발명의 인공모발섬유는 컬을 자유롭게 형성할 수 있고, 130 내지 200℃의 미용 열기구(헤어 아이론)에서도 변형이 거의 없어 내열성이 우수하고 난연성이 매우 뛰어날 뿐만 아니라 드립성이 거의 없고 인모와 유사한 광택을 가지며, 또한 색상이 선명하여 가발로 사용하기에 매우 적합하다.

가발

본 발명은 상기 인공모발섬유를 사용한 가발을 제공한다. 가발은 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 가발은 인공모발섬유를 단독으로 사용하여 제조하거나 또는 인공모발섬유와 인모를 혼합하여 적용한 위그, 익스텐션 등의 다양한 가발 형태로도 제조할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

본 발명의 실시예 및 비교실시예에 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.

(A) 코어부

폴리카보네이트수지: 바이에르머티어릴사이언스사

APEC 2097 (유리전이온도 203℃)

APEC 1803 (유리전이온도 180℃)

APEC 1695 (유리전이온도 160℃)

삼양화성주식회사 3017IR (유리전이온도 130℃)

폴리아릴레이트수지: 유니티카사 U-100

브롬난연제 : ICL사 2400H

(B) 쉬이스부

폴리아미드수지 PA66: BASF Ultramid A34 01

폴리에스테르 수지: 이스트만케미칼 PCTA 13319

브롬난연제 : ICL사 2400H

실시예 1

하기 표 1에 기재된 코어부 및 쉬이스부의 각 성분을 용융혼합하여 코어용 펠렛(Ⅰ) 및 쉬이스용 펠렛(Ⅱ)을 제조하였다. 상기 제조된 펠렛(Ⅰ) 및 (Ⅱ)를 각각 수분율 100 ppm 이하로 건조시킨 다음, 건조된 펠렛을 쉬이스부, 코어부 압출기에 각각 투입하여 용융방사하여 미연신사를 제조하였다. 이때 시스/코어 비율은 기어펌프 회전수로 조절될 수 있다. 쉬이스부 실린더의 온도는 250 내지 310℃이고, 코어부 실린더 온도는 270 내지 330℃로 하였다. 방사구금은 원형단면 150 홀이 원주상으로 배열된 것을 사용하였으며, 미연신사의 단사섬도는 180 데니어였다. 미연신사는 권치전에 방사유제를 부착하여주었다. 이와 같이 제조된 미연신사는 가열된 롤러의 속도차이에 의해 연신하였다. 연신배율은 300%로 부여하였다. 가열된 롤러를 통과하여 150 내지 250℃에서 긴장열처리하여 섬유의 열적안정성을 부여하였다.

실시예 2 내지 4

하기 표 1에 나타낸 각 성분의 함량범위를 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 5 내지 7

코어부(A) 조성을 실시예 3의 조건으로 하고, 쉬이스-코어 비율을 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

실시예 8 내지 10

하기 표 3에 나타낸 각 성분의 함량범위를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

비교실시예 1 및 2

쉬이스-코어부(A) 수지중량비율을 표 1에 개시된 비율로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교실시예 3 및 4

하기 표 1, 2 및 3은 (A) 및 (B)의 전체 100 중량%에 대하여 각 성분을 중량%로 나타낸 것이다.

		실시예				비교실시예
		1	2	3	4	1	2
쉬이스부	PCT	24	24	24	-	50	-
	PA66	-	-	-	22	-	-
	브롬난연제	6	6	6	8	-	-
쉬이스부 합계		30	30	30	30	50	-
코어부	APEC 2097	20	30	40	40	-	50
	APEC 1803	15	10	10	10	-	20
	APEC 1695	10	10	-	-	-	10
	3017IR	15	15	10	10	-	20
	브롬난연제	10	10	10	10	-	10
	PCT	-	-	-	-	50	-
코어부 합계		70	70	70	70	50	100

(단위: 중량%)

	실시예			비교실시예
	5	6	7	3	4
쉬이스부 (PCT)	20	30	40	10	60
코어부	80	70	60	90	40

(단위: 중량%)

		실시예
		8	9	10
쉬이스부	PCT	24	24	24
쉬이스부	브롬난연제	6	6	6
쉬이스부 합계		30	30	30
코어부	PAR	30	40	50
	APEC 1803	20	10	-
	APEC 1695	-	-	-
	3017IR	15	15	15
	브롬난연제	5	5	5
쉬이스부 합계		70	70	70

(단위: 중량%)

제조된 시편에 대하여 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

물성 평가 방법

(1) 컬형성성 : 집속된 사 다발 40,000 데니어(160가닥×50데니어×5가닥)인 인공모발을 30 cm 길이로 잘라서 클램프에 고정시킨 후 130, 140, 160, 180, 200℃로 가열한 전기고데기에 5회 감은 다음, 5초간 유지한 후 고데기를 빼어 컬형성 직후의 컬 상태를 평가하였다. 컬형성성은 천연모발 100 중량부로 제조한 인공모발용섬유의 컬형성 길이를 기준으로 하여평가하였다.

(◎: 천연모발 100 중량부로 제조한 인공모발용 섬유의 컬형성 길이와 동일한 경우, ○: 기준대비 1~2 cm 늘어진 상태 △: 기준대비 3∼4 cm 늘어진 상태 ×: 기준대비 5 cm 이상 늘어진 상태)

(2) 컬유지성 : 집속된 사 다발 40,000 데니어(160가닥×50데니어×5가닥)인 인공모발을 30 cm 길이로 잘라서 클램프에 고정시킨 후 180℃로 가열한 전기고데기에 5회 감아 5초간 유지한 후 고데기를 빼어 형성 직후의 컬 상태를 평가하였다. 컬형성상태 평가시 만든 시료를 방치하여 24시간 후 컬 늘어짐을 측정하여 평가하였다.

(◎: 1 cm 이내 늘어진 경우, ○: 2∼3 cm 늘어진 상태 △: 4∼5 cm 늘어진 상태 ×: 6 cm 이상 늘어진 상태)

(3) 내열성 : 집속된 사 다발 40,000 데니어(160가닥×50데니어×5가닥)인 인공모발을 230℃로 가열한 특수하게 제작한 가정용 전기 헤어아이언(Recca 제품) 사이에 끼우고 5초간 가열하여 수축에 의한 섬유 변형 상태, 융착에 의한 변형 등을 육안으로 판정하였다. 열처리 후 변형이 없으면 내열성 양호라고 판정하고, 변형이 발생하면불량으로 판정하였다.

(4) 내용제성 : 천연모발, 인공모발 가발제조에 사용하는 가발용 본드 대한 용해성으로 판단하였다. 부착장치는 가발제조에 사용하는 쌍침용 미싱의 최종단계에서 본드를 부착해주는 롤러에 의해 부착시켜주었다. 본드처리후 10분 경과 섬유를 손으로 당겨서 용해되는 상태로 평가하였다.

(○: 손상이 전혀 없다. △ : 약간 손상이 있다. × : 용해되어 끊어져 버린다. )

(5) 용융드립성 : 섬유 다발에 불꽃을 접촉시켜 인화되는 과정에서 융융 수지가 드립되는 현상을 측정하였다. 드립성은 드립되는 용융 수지 드립 갯수를 측정하였다. 사 160 가닥으로 집속한 섬유 다발을 수직으로 늘어뜨린 다음 30 mm 불꽃을 접근시켜 100 mm를 연소시키면서 드립 횟수를 측정하였다.

(◎: 드립수 0, ○: 드립수 1∼2, △: 드립수 3∼4, ×: 드립수 4회 초과)

(6) 난연성 : 사 160 가닥을 15 cm로 자른 후 화염 길이 2 cm로 조정한 화염을 5초간 접촉시킨 후 화염을 제거하여 소화되는 시간을 측정하여 판정하였다.

(◎: 소염소요시간 1초 이내, ○: 소염소요시간 3초 이내, △: 소염소요시간 5초 이내, ×: 소염소요시간 6초 이상)

(7) 촉감 : 집속된 사 다발 40,000 데니어(160가닥×50데니어×5가닥)인 인공모발을 30 cm 열풍건조기 60℃에서 2시간 건조한 엄지와 검지 및 중지로 비벼가면서 평가하였다. 평기기준은 인모를 기준으로 하여 4 단계를 평가하였다.

(◎: 평활감이 매우 우수하다. ○: 평활감이 약간 있다. △: 평활감이 부족하다. ×: 평활감이 매우 부족하다.

(8) 강도 및 신도

LLOYD 인스트로먼트사제 인장강력측정설비 모델 LRX plus 형을 사용하여 측정하였다. 필라멘트 160 가닥을 집속하여 측정시료로 만들었다. 1KN인 로드셀을 장착하였고, 시료의 파지거리는 200 mm, 인장속도 200 mm/분로 인장하면서 강도 및 신도를 측정하였다. 동일한 시험을 5회 반복하여 평균치를 구하였다. 강도의 단위는 g/d, 신도의 단위는 % 이다.

(9) 공정성: 방사 공정에서 5시간 동안 사절 발생 횟수를 측정하여 판정하였다.

(◎: 사절발생 0회, ○: 사절발생 1회, △: 사절발생 2∼3회, ×: 사절발생 4회 이상).

실시예

비교실시예

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

컬형성

130℃

◎

×

◎

×

150℃

◎

×

◎

△

170℃

◎

×

◎

△

190℃

◎

×

◎

△

컬유지성

○

내열성

○

◎

×

△

○

내용제성

○

×

△

○

용융드립성

○

△

○

난연성

○

◎

○

△

◎

촉감

○

△

○

강도

1.5

1.3

1.2

1.4

1.1

1.4

1.5

1.2

1.3

1.8

1.1

1.3

1.6

신도

62

55

60

66

58

63

53

60

65

58

45

61

57

47

공정성

○

△

×

△

상기 표 4의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 10의 인공모발섬유는 헤어컬링아이언 온도 130 내지 200℃ 범위에서 가열과 동시에 컬이 형성되는 컬형성성이 우수하고, 난연성, 내열성, 촉감 등이 우수함을 알 수 있다. 반면, PCT 만으로 이루어진 비교실시예 1은 내열성은 우수하나, 컬형성성이 좋지 않고, 유리전이 온도가 다른 여러종류의 폴리카보네이트 공중합체로 제조된 비교실시예 2는 컬형성성은 우수하나 내열성, 내용제성 및 기타 물성이 저하되는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명에서 한정한 쉬이스부 및 코어부의 함량범위 밖의 비교실시예 3은 컬형성성은 우수하나 내열성, 내용제성, 공정성 및 기타 물성이 저하되고, 비교실시예 4는 컬형성성이 좋지 않음을 알 수 있다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1 : 코어부(A) 2 : 쉬이스부(B)

Claims

코어부(A) 및 상기 코어부(A)를 감싸는 쉬이스부(B)로 이루어지는 쉬이스-코어 구조를 가지며, 상기 코어부(A)는 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 상기 쉬이스부(B)는 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제1항에 있어서, 상기 코어부(A)는 50 내지 80 중량%이고, 상기 쉬이스부(B)는 20 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제1항에 있어서, 상기 코어부(A), 상기 쉬이스부(B) 또는 이들 모두(A,B)에 난연제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지인 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리사이클로헥산디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 수지인 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제1항에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 PA 6 또는 PA 66인 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인공모발섬유의 섬도는 30 내지 100 데니어인 것을 특징으로 하는 인공모발섬유.
제7항에 따른 인공모발섬유를 사용하여 제조된 가발.
폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물 및 난연제를 포함하는 코어용 펠렛(Ⅰ) 50 내지 80 중량%와 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 혼합물 및 난연제를 포함하는 쉬이스용 펠렛(Ⅱ) 20 내지 50 중량%를 쉬이스-코어 방사구금에 용융방사하는 것을 특징으로 하는 인공모발섬유의 제조방법.