JP3756023B2

JP3756023B2 - 塩化ビニル系樹脂繊維

Info

Publication number: JP3756023B2
Application number: JP27467199A
Authority: JP
Inventors: 慎也鎌田; 善行吉野; 昭茂呂居; 不三夫松川
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2001098414A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、かつら、ヘア・ピース、ブレードなどの頭髪装飾用の人工毛髪、或いはドールヘアー等の人工毛髪などとして使用される塩化ビニル系樹脂繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人工毛髪・人工頭髪用繊維として、繊度１０〜１００デニールが要求される。該繊度の繊維を製造するには、塩化ビニル系樹脂に溶媒を使用する湿式および乾式紡糸法、溶媒を用いない溶融紡糸法が知られている。
【０００３】
これら紡糸方法のうち、溶融紡糸方法にあっては、目的の引張強度（１．２グラム／デニール以上）及び引張伸度（１３０％以下）を与えるため、紡糸した糸を２〜４倍に延伸した後、適度な加熱処理が行われている。
【０００４】
かかる延伸方法について７０〜１５０℃の雰囲気下で延伸する方法が提案されている（特開平１１−１００７１４号）が、該繊維への熱伝導効率が低くいため、ライン速度を上げると糸切れが生じるという課題がある。この対策として蒸気雰囲気下で延伸を行って熱伝導効率を向上させる手段がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蒸気雰囲気下で延伸を行うと延伸糸が白濁、すなわち透明性を失う失透現象が生じてしまっていた。この失透現象が生じると、透明性が要求される蛍光色及び淡色の繊維を製造できない。この失透現象を解消する為に、通常、延伸糸を蒸気雰囲気下での延伸後の熱処理設定温度をより高温にするか該熱処理の時間を長くする必要がある。ところが、設定温度をより高温化する前者の場合には熱着色及び糸切れ頻度が増大するという新たな課題があり、熱処理の時間を長くする場合には加熱設備の増強、冷却時間・設備の増強などを含めて製造コスト高になるという新たな課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、熱着色性、失透性及び糸切れ性をバランスよく兼ね備えたポリ塩化ビニル系樹脂繊維を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するべく組成物の配合系を鋭意研究を重ねた結果、塩化ビニル系樹脂に熱安定剤、亜鉛石鹸、カルシウム石鹸、滑剤等を特定範囲で配合した場合には、透明性が極めて優れ、熱着色せず、さらには蒸気雰囲気下で延伸しても失透しないことを見出し、延伸工程の短縮及び熱処理速度アップを飛躍的に向上させ、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、塩化ビニル系樹脂組成物を紡糸した塩化ビニル系樹脂繊維において、該塩化ビニル系樹脂組成物が、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂１００重量部、ハイドロタルサイト系熱安定剤０．８〜３重量部、亜鉛石鹸０．２〜０．６重量部、カルシウム石鹸０．０５〜０．４重量部、エポキシ系可塑剤０．５〜２重量部、滑剤０．２〜１．０重量部、βジケトン０．１〜０．４重量部を有し、さらに前記滑剤が、平均分子量４０００〜５０００のポリエチレン系滑剤、高級脂肪酸系滑剤及びエステル系滑剤から選択される単体又は複合体であり、並びに前記亜鉛石鹸及び前記カルシウム石鹸が、炭素数１８〜２２の直鎖型脂肪酸及び／又はその誘導体であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂繊維である。又、塩化ビニル系樹脂繊維を用いた人工毛髪用繊維である。更には、塩化ビニル系樹脂組成物を溶融紡糸するに際し、１個のノズル孔面積が０．２ｍｍ ² 以下のノズル孔から溶融・流出せしめることを特徴とする塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるハイドロタルサイト系熱安定剤を採用したのは、ポリ塩化ビニル系樹脂そのものが高温下に置かれても安定した状態を維持するためであり、これにより蒸気雰囲気下での溶融紡糸繊維の延伸をしても繊維の温水失透を助長しないものである。
【００１０】
該ハイドロタルサイトの配合量は、あまりに少ないと成形時の熱安定性付与効果の発揮が不十分となり、あまりに多いと自身の分散性の悪さから凝集物（ハイドロタルサイト自身）による糸切れ頻度が多くなるため、ポリ塩化ビニル１００重量部に対し０．８〜３重量部使用するのが好ましい。また、該ハイドロタルサイトには公知の熱安定化助剤、例えばホスファイト、多価アルコール等を１種以上併用できる。
【００１１】
本発明に使用する亜鉛石鹸は、繊維成形時の着色抑制効果を発揮させるために採用するものである。該亜鉛石鹸の配合量は、あまりに少ないと該効果が発揮されず、あまりに多いと蒸気延伸時に繊維の温水失透性が悪くなるため、ポリ塩化ビニル樹脂１００重量部に対し０．２〜０．６重量部使用するのが好ましい。また、該亜鉛石鹸は、組成物の温水失透を抑制しプレートアウトを防ぐため、炭素数１８〜２２の直鎖型脂肪酸及び／又はその誘導体であることが必要である。
【００１２】
本発明に使用するカルシウム石鹸は、ハイドロタルサイトの未分散部分における亜鉛焼けを抑制するために採用されるものである。該カルシウム石鹸の配合量は、あまりに少ないと該効果が発揮されず、あまりに多いと蒸気延伸時に繊維の温水失透性が悪くなるため、ポリ塩化ビニル樹脂１００重量部に対し０．０５〜０．４重量部が好ましい。また、該カルシウム石鹸は、組成物全体の分散性及び相溶性を高めるため、炭素数１８〜２２の直鎖型脂肪酸及び／又はその誘導体であることが必要である。
【００１３】
本発明に使用する上記エポキシ系可塑剤は、ポリ塩化ビニル系樹脂繊維に柔軟性を持たせ延伸速度を向上させるために採用されるものであり、従来公知の可塑剤を適宜選択して採用できる。
【００１４】
該エポキシ系可塑剤の配合比は、あまりに少ないと紡糸時のノズル圧力上昇による糸着色が起こるだけでなく曳糸性が著しく低下し、あまりにも多いと繊維の熱収縮率が大きくなり且つ蒸気雰囲気下での延伸時に繊維が失透を起こすので、塩化ビニル系樹脂１００重量部に対し０．５〜２重量部、さらに好ましくは０．８〜１．５重量部が良い。
【００１５】
本発明で使用する塩化ビニル系樹脂は、従来公知の塩化ビニルの単独重合物であるホモポリマー、または従来公知の各種のコポリマー樹脂であり、特に限定されるものではない。
【００１６】
本発明に使用する塩化ビニル系樹脂の平均重合度は、あまりに低いと溶融粘度が低くなり曳糸性が悪くなり、あまりに高いと溶融粘度が高くなってノズル圧力が高くなり繊維が着色してしまうため、６００〜１３００であることが好ましい。
【００１７】
本発明に用いる上記滑剤は、蒸気環境下での延伸時の失透を抑制するために採用されるものであり、ポリエチレン系滑剤、高級脂肪酸系滑剤、エステル系滑剤から選択される単体又は複合体を採用できる。本発明の目的である蒸気延伸時の失透抑制のためには、ポリエチレン系滑剤は平均分子量が４０００〜５０００のものを用いるのが好ましい。高級脂肪酸系滑剤としては、ステアリン酸、パルチミン酸、ミリスチン酸などの不飽和脂肪酸、またはこれらの混合物などが例示される。エステル系滑剤としては、各種脂肪酸と高級アルコールのエステルを用いることができる。
【００１８】
該滑剤の配合量は、上記塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、あまりに少ないと滑性付与効果が発揮されず、あまりに多いと失透やプレートアウトが生じるため、０．２〜１重量部が好ましい。
【００１９】
本発明に用いる上記βジケトンは、加工時の着色を抑制するために採用されるものであり、組成物の色を透明に近づけるものである。該βジケトンの配合量は、上記塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、あまりに少ないと上記効果が発揮されず、あまりに多くても効果が頭打ちになるため、０．１〜０．４重量部が好ましい。
【００２０】
本発明においては、目的に応じて塩化ビニル系組成物に使用される公知の配合剤を本発明の効果を阻害しない範囲で添加できる。該配合剤の例としては、加工助剤、強化剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、充填剤、難燃剤、顔料、初着改善剤、導電性付与剤、香料等がある。
【００２１】
本発明にかかる塩化ビニル系樹脂繊維は、上記塩化ビニル系樹脂組成物を従来公知の混合機（例えばヘンシェルミキサー、リボンブレンダー等）を使用して混合したパウダーコンパウンド、またはこれを溶融混合したペレットコンパウンドであってもよい。該パウダーコンパウンドの製造は、従来公知の通常の条件で製造でき、ホットブレンドでもコールドブレンドでも良い。該ペレットコンパウンドは、通常の塩化ビニル系ペレットコンパウンドの製造と同様にして製造できる。例えば、単軸押出機、異方向二軸押出機、コニーダーなどの混練機を使用してペレットコンパウンドとすることができる。
【００２２】
前記塩化ビニル系樹脂組成物を繊維状の未延伸糸にする際には、従来公知の押出機を使用できる。例えば単軸押出機、異方向二軸押出機、異方二軸押出機、コニカル二軸押出機などを使用できる。
【００２３】
本発明では、前記塩化ビニル系樹脂組成物を溶融紡糸する際には、１個のノズル孔面積が０．２ｍｍ²以下であるノズルをダイ先端部に取りつけて行うことが望ましい。さらに好ましくは、該ノズル孔面積が、特公昭５５−７６１０２号において提案されている様に０．０４〜０．０６ｍｍ²であることが望ましい。該断面積が０．２ｍｍ²を越えるものを用いて３００デニール以下の未延伸糸を得る為には、ドラフト比率を極端に上げる必要があり、紡糸時の糸切れ頻度が増加するため好ましくない。
【００２４】
本発明においては、未延伸糸の繊度を３００デニール以下にしておくことが好ましい。この値に限定したのは、該未延伸糸の繊度があまりに大きいと、低い繊度の繊維を得る為に延伸倍率を大きくする必要が生じ、延伸時の糸切れ頻度が激増し生産性が低下するため好ましくないからである。
【００２５】
前記溶融紡糸で得られた未延伸糸は、蒸気雰囲気下での「延伸処理」がなされた後、熱弛緩処理が施されて、その繊度が１００デニール以下になされる。
【００２６】
上記延伸処理の条件としては、９０〜１２０℃の蒸気雰囲気下で３〜４．５倍程度の延伸倍率とするのが好ましい。このような延伸倍率にしたのは、あまりに少ないと繊維の強度発現が不十分となり、あまりに多いと延伸処理時に糸切れを発生しやすく好ましくないためである。
【００２７】
上記熱弛緩処理は、繊維の歪みを取ったり、熱収縮率を低下させることを目的としたものである。該熱弛緩処理における雰囲気温度は、あまりに低いと繊維への熱伝導が不十分で繊維の歪みを十分に除去できず、あまりに高いと繊維が着色してしまうため、１００〜１５０℃が好ましい。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明にかかる実施例を、表を参照しながら、比較例と比較しつつ詳細に説明する。表１は、各実施例、各比較例における塩化ビニル系樹脂の主要配合とその配合によって製造された繊維等についての測定結果を示したものである。なお、表１中、記載は省略したが、全ての実施例、比較例において、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂（大洋塩ビ社製ＴＨ−１０００、平均重合度１０５０）が１００重量部配合され、初着改善剤としてリン系ホスファイト（旭電化社製アデカスタブＣ）が０．４重量部配合されている。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１中、ハイドロタルサイト系熱安定剤として合成ハイドロタルサイト協和化学社製アルカマイザー１、亜鉛石鹸として１２ヒドロキシステアリン酸亜鉛（日産化学社製ＮＦ−１２Ｚｎ（炭素数１８、直鎖型脂肪酸の誘導体））又はラウリン酸亜鉛（堺化学工業社製Ｚ−１２）、カルシウム石鹸として１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム（日産化学社製ＮＦ−１２Ｃａ（炭素数１８、直鎖型脂肪酸の誘導体））又はステアリン酸カルシウム（栄伸化成社製ＳＣ−１００）、エポキシ系可塑剤としてＥＳＢＯ（エポキシ化大豆油；旭電化社製Ｏ−１３０Ｐ）、滑剤としてポリエチレンワックス（三井石油化学社製ハイワックス４００Ｐ（平均分子量４０００）又はハイワックス２００Ｐ（平均分子量２０００））、βジケトンとしてＤＢＭ（ジ−ベンゾイル・メタン；ローヌプラン社製ローディアスタブ８３）を採用したものである。
【００３１】
各実施例・各比較例におけるポリ塩化ビニル系樹脂組成物は、次の工程でパウダーコンパウンドになされた。すなわち、上記ポリ塩化ビニル系樹脂１００重量部５Ｋｇと各添加剤（表１記載の各配合量）が、２０リットル・ヘンシェルミキサーに投入され、内容物の温度が１２０℃になるまで攪拌混合を行い、その後、冷却水をヘンシェルミキサーのジャケットに流しながら攪拌混合を行ない、内容物の温度が６０℃になるまで冷却し、これによりパウダー状の塩化ビニル系樹脂コンパウンドを得た。
【００３２】
この塩化ビニル系樹脂コンパウンドを溶融紡糸したのは、次の条件に従って行った。
【００３３】
★押出機
スクリュー：フルフライトタイプ、圧縮比２．３、Ｄ＝４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２０（Ｄ；直径、Ｌ；スクリュー長さ）
ノズル：孔断面積＝０．０６ｍｍ²、孔形状；メガネ、孔数；３０、孔配列；円、
シリンダー温度：Ｃ１＝１７０℃、Ｃ２=１７０℃、Ｃ３=１８０℃、
アダプター温度：１８０℃
ターンヘッド温度：１８５℃
ダイス温度：１８５℃
押出量：５Ｋｇ／時間
【００３４】
ノズルから流出したストランド（ポリ塩化ビニル樹脂組成物の繊維）は、加熱円筒（加熱円筒温度２５０℃）に導入されて瞬間的に加熱溶解され、ノズル直下約４．５ｍの位置に設置した引取機にて巻き取られる。該ストランドは、未延伸糸のままである。この巻き取りの際、該延伸糸の繊度が１７５〜１８５デニールになる様に引取速度を調節した。次に、該未延伸糸を延伸機（蒸気雰囲気下１０５℃）で３倍に延伸後、熱処理機（空気雰囲気下１３０℃）を用いて等倍（収縮なし）で熱処理を施し、繊度が５８〜６２デニールになるようにした。
【００３５】
表１に示す測定結果である「溶融紡糸時糸切」、「溶融紡糸時着色」は、この未延伸糸を製造した段階で判断した。判断基準は次の通りである。
【００３６】
「溶融紡糸時糸切れ」にあっては、１時間連続紡糸して糸切れ発生件数が０のときを○、１〜３のときを△、４以上のときを×とした。「溶融紡糸時着色」にあっては、溶融紡糸時糸切測定の際の繊維を目視して黄色みがないのを○、わずかに黄色みがあるのを△、黄色みがあるのを×とした。
【００３７】
表１における「熱処理時糸切れ」は、上記熱処理機に溶融紡糸された繊維を連続して１時間流した際の糸切れ発生件数が０のときを○、１〜３のときを△、４以上のときを×とした。
【００３８】
表１における「失透度」は、上記ポリ塩化ビニル系樹脂組成物を後述する製法でプレスシート片にしたものの明度で判断したものであり、具体的には、該プレスシート片を７０℃の温水中に１時間浸した後に２４時間室温で自然放置した際の明度をＬ２、温水に浸す前の明度をＬ１とした際の明度の差（ΔＬ＝Ｌ２―Ｌ１）が１４以下のものを○、１４より大きいものを×とした。明度の測定には倉敷紡績社製分光光度計（ＣＯＬＯＲ−７）を用いた。該プレスシート片は、表１記載の各組成物を１７０℃のミキシングロールで３分間混練してから厚さ０．３ｍｍになるようにロールシート化し、このロールシートを１７０℃のプレス機で５分間１２０Ｋｇ／ｃｍ²の荷重をかけて０．５ｍｍ厚のプレスシートを作成し、さらに６．０ｃｍ×３．０ｃｍに切り取ったものである。
【００３９】
実施例１〜３、比較例１及び２が示すように、ハイドロタルサイトが少ないと熱安定性不足から押出時に炭化物が生じ糸切れが多発し、多いとハイドロタルサイトの凝集物による糸切れが生じた。
【００４０】
実施例４及び５、比較例３及び４が示すように、エポキシ系可塑剤が少ないと樹脂圧の上昇による着色を起こし且つ曳糸性の不足による糸切れが激しくなった。逆に、エポキシ系可塑剤が多いと失透してしまった。
【００４１】
実施例６〜８、比較例５〜８を用いて、金属石鹸の配合量について説明する。比較例５から分かるように亜鉛石鹸が、０．２重量部未満となると繊維の着色が激しくなる為好ましくない。逆に、比較例６から分かるように０．６重量部を越えると失透性が極端に悪くなる為好ましくない。
【００４２】
比較例７から分かるようにカルシウム石鹸が、０．０５重量部未満となるとハイドロタルサイトの未分散領域の補完が不十分となり亜鉛焼けで生じた炭化物による糸切れが起こる為好ましくない。逆に、比較例８から分かるように０．４重量部を越えると失透性が極端に悪くなる為好ましくない。
【００４３】
実施例９の亜鉛石鹸（１２ヒドロキシステアレート）は炭素数１８であるが、この炭素数１２であるラウリン酸亜鉛を用いた比較例９では失透性が著しく劣った。
【００４４】
実施例１０及び１１、比較例１０〜１２を用いて、滑剤の配合量について説明する。該滑剤添加量が０．２重量部未満となると比較例１０から分かるように押出時の樹脂圧の上昇による繊維の着色が激しくなる為好ましくない。逆に、１重量部を越えると比較例１１から分かるように失透性が極端に悪くなる為好ましくない。
【００４５】
また、ポリエチレンワックスの分子量の影響については、実施例１０に対して比較例１２の失透性が著しく劣ることから分子量４０００以上のものを用いるのが好ましいことが分かる。
【００４６】
比較例１３、１４から分かるように、βジケトンがあまりに少ないと着色性が悪く、あまりに多くても効果が頭打ちであった。
【００４７】
なお、表１には開示しなかったが、可塑剤を過剰に添加した比較例４以外は、目的の引張強度（１．２グラム／デニール以上）及び引張伸度（１３０％以下）を達成していた。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の塩化ビニル系樹脂組成物を用いれば、蒸気雰囲気下で繊維を延伸しても失透することがない。また、蒸気雰囲気下で延伸を行うことにより繊維への熱伝達が良好になるため、熱不足による糸切れが激減し、ライン速度を上げることができ、これにより生産性を飛躍的に向上させることができる。

Claims

塩化ビニル系樹脂組成物を紡糸した塩化ビニル系樹脂繊維において、該塩化ビニル系樹脂組成物が、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂１００重量部、ハイドロタルサイト系熱安定剤０．８〜３重量部、亜鉛石鹸０．２〜０．６重量部、カルシウム石鹸０．０５〜０．４重量部、エポキシ系可塑剤０．５〜２重量部、滑剤０．２〜１．０重量部、βジケトン０．１〜０．４重量部を有し、さらに前記滑剤が、平均分子量４０００〜５０００のポリエチレン系滑剤、高級脂肪酸系滑剤及びエステル系滑剤から選択される単体又は複合体であり、並びに前記亜鉛石鹸及び前記カルシウム石鹸が、炭素数１８〜２２の直鎖型脂肪酸及び／又はその誘導体であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂繊維。
請求項１に記載の塩化ビニル系樹脂繊維を用いた人工毛髪用繊維。
請求項１に記載の塩化ビニル系樹脂組成物を溶融紡糸するに際し、１個のノズル孔面積が０．２ｍｍ ² 以下のノズル孔から溶融・流出せしめることを特徴とする塩化ビニル系樹脂繊維の製造方法。