專利名稱：阻燃性聚酯系人造頭發(fā)用纖維的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及易定型性、定型保持性、耐熱性、耐流滴性、且阻燃性優(yōu)良的聚酯系人造頭發(fā)用纖維。
背景技術：
聚對苯二甲酸乙二酯或以聚對苯二甲酸乙二酯為主體的聚酯所構(gòu)成的纖維，因為具有高熔點、高彈性率、優(yōu)良的耐熱性、耐藥品性，廣泛用作窗簾、鋪墊織物、衣料、毛毯、床罩、臺布、椅子鋪料、墻壁裝飾材料、人造頭發(fā)、汽車內(nèi)部裝飾材料、屋外用增強材料、安全網(wǎng)等。
在發(fā)綹、假發(fā)、假毛、發(fā)帶、玩具娃娃頭發(fā)等頭發(fā)制品中，以前，人發(fā)、作為人造頭發(fā)采用改性聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯等。由于人毛來源困難，人造頭發(fā)的重要性增加。作為人造頭發(fā)原材料，要有合適的光澤、觸感，從卷發(fā)和直發(fā)等各種形態(tài)特性的加工性方面考慮，采用改性聚丙烯腈或聚氯乙烯的多。并同時具有作為這種原料的阻燃性，但任一種耐熱溫度都不夠。
上述種種頭發(fā)制品，不僅要具有耐熱性、阻燃性等原材料特性，而且，還要具有美容性、設計性、商品性，除直發(fā)的式樣以外還要求能加工成卷發(fā)形狀。這里，作為預卷發(fā)定型，在人造頭發(fā)纖維的制造或后加工工序，采用干熱或濕熱的熱源，在加熱狀態(tài)下使頭發(fā)原料有卷發(fā)形狀后，一般采用通過冷卻定型的熱定型法。
在耐熱性較高的聚酯中，與耐熱性低的改性聚丙烯腈、聚氯乙烯等同樣，從較低溫下進行預卷曲定型的操作性、成本性等方面考慮是優(yōu)選的，一般在80～120℃左右的溫度下進行。
另一方面，與此同時，假發(fā)及頭發(fā)附件等的頭飾制品，特別在編織時，在安放在頭上，要加以卷發(fā)定型，多數(shù)用燙發(fā)剪而熱定型。采用該燙發(fā)剪使一般的人發(fā)卷發(fā)定型時，使用150～180℃左右的高溫。另外，在使用燙發(fā)剪中，采用溫度可以控制的有線電燙操作繁雜，所以，多采用火爐式燙發(fā)剪。該火爐式燙發(fā)剪，熱源是火爐，利用在火爐室內(nèi)加過熱的燙發(fā)剪的余熱，然而，當從火爐取出時，燙發(fā)剪的溫度下降顯著，所以，火爐內(nèi)的溫度必須經(jīng)常保持在高溫。因此，由于定型時的燙發(fā)剪溫度管理粗略，所以，有時在比上述溫度高的高溫下使用。
結(jié)果是，在這種用途的制品中，當采用原來的耐熱性低的合成纖維制成的頭發(fā)時，采用燙發(fā)剪進行熱定型時，在高溫燙發(fā)剪作用下，由于合成纖維收縮而引起卷曲，或發(fā)生熱變形，并且發(fā)生熱熔粘，制品外觀難看。
由于這些原因，希望人造頭發(fā)用纖維在較低溫度下可以預卷曲，同時，在采用燙發(fā)剪的高溫下也可以卷曲定型。采用耐熱性優(yōu)良的聚酯纖維，其缺點是，作為其聚合物特性，較上述改性聚丙烯腈纖維及聚氯乙烯纖維硬，觸感及光澤等像人工的，即不自然。
為了改善這些問題，作為原料聚合物的構(gòu)成，例如在聚對苯二甲酸乙二酯中添加比較柔軟的成分例如聚對苯二甲酸丁二酯等方法。該法在改善觸感、光澤的同時，可在較低溫度下進行卷發(fā)定型。然而，同時導致阻燃性和耐熱性下降。
如上所述，近幾年來，有人提出采用比上述改性聚丙烯腈及聚氯乙烯耐熱性優(yōu)良的、以聚對苯二甲酸乙二酯為代表的聚酯作主成分的纖維的人造頭發(fā)纖維。可是，聚酯纖維是可燃性材料，阻燃性不充分。
作為提高聚酯纖維阻燃性的方法，以前就有多種，例如，已知有往聚酯纖維中共聚合含磷原子的阻燃單體的方法，以及使聚酯纖維含阻燃劑的方法。作為前者的共聚阻燃單體的方法，例如，特公昭55-41610號公報提出的使具有磷原子作為環(huán)成員的熱穩(wěn)定性良好的磷化合物進行共聚的方法，另外，特公昭53-13479號公報提出的共聚合羧基膦酸的方法，特開平11-124732號公報提出的在含多芳基化合物的聚酯中配合或共聚磷化合物的方法。
作為含后者阻燃劑的方法，特公平3-57990號公報提出在聚酯纖維中含有鹵代環(huán)烷烴微粒的方法等，另外，特公平1-24913號公報提出包括含溴原子的烷基環(huán)己烷的方法等。
作為適于人造頭發(fā)的這些阻燃化技術，例如，特開平3-27105號公報、特開平5-339805號公報等提出與磷化合物共聚的聚酯纖維?？墒?，由于人造頭發(fā)要求高阻燃性，為了在人造頭發(fā)中使用這些共聚合聚酯，其共聚合量必須多，結(jié)果是，聚酯的耐熱性大幅下降，熔融紡絲困難，在接近火焰時不發(fā)生著火燃燒，但是熔融、流滴，這是個問題。
另一方面，在使聚酯纖維中含阻燃劑的方法中，為了得到良好的阻燃性，必須在150℃以上高溫進行處理，或必須長時間進行處理，或者必須使用大量的阻燃劑，由于這些問題存在，造成纖維物理性質(zhì)降低、生產(chǎn)性降低及制造成本上升等。
因此，除原來的聚酯纖維的物理性質(zhì)以外，在聚酯纖維中，阻燃性和耐流滴性二者難以兼容，而且聚酯纖維本來具有的耐熱性，特別是具有與人發(fā)同樣程度的160～200℃的高溫下可以熱定型的耐熱性的人造頭發(fā)還未得到。
本發(fā)明為了解決上述原有問題，提供一種可以保持耐熱性、強伸長率等纖維物理性質(zhì)，并在低溫、高溫下定型性優(yōu)良，且具有阻燃性和耐流滴性，此前還沒有阻燃性聚酯系人造頭發(fā)用纖維。
本發(fā)明的公開本發(fā)明人為了解決上述課題進行悉心探討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在以聚對苯二甲酸乙二酯作為主成分的聚酯系纖維中，可以得到全部滿足人造頭發(fā)要求的纖維。
具體的是，發(fā)現(xiàn)在聚對苯二甲酸乙二酯為主成分的聚酯中，把選自多芳基化合物、聚碳酸酯、聚酰胺中的至少一種聚合物和阻燃劑和磷酸酯系化合物進行熔融混煉得到的組合物進行纖維化，可以達到上述目的，或者，在反應型磷系阻燃劑共聚的熱塑性共聚合聚對苯二甲酸乙二酯作為主成分的聚酯中，把選自多芳基化合物或聚碳酸酯、聚酰胺中的至少一種聚合物和磷酸酯系化合物進行熔融混煉得到的組合物進行纖維化，可以達到上述目的。完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及聚酯系人造頭發(fā)用纖維，該纖維具有至少耐180℃的燙頭剪定型，且具有200℃的熱收縮率在5％以下的耐熱性，另外，具有極限需氧指數(shù)(LOI)25以上的阻燃性。
上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維，可在80～200℃的溫度范圍卷發(fā)定型，卷發(fā)定型的纖維在25℃靜置7天時的卷發(fā)伸長率在35％以下是優(yōu)選的。
構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物熔融粘度，在斷絲速度600秒-1、溫度280℃，達到50～300Pa·秒是優(yōu)選的。
構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物熔點在250℃以上是優(yōu)選的。
構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物中的聚合物成分，聚亞烷基對苯二甲酸酯占70％以上是優(yōu)選的。
上述聚亞烷基對苯二甲酸酯，選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯中的至少一種是優(yōu)選的。
上述聚亞烷基對苯二甲酸酯，是反應型磷系阻燃劑共聚合的熱塑性共聚合聚亞烷基對苯二甲酸酯也可。
作為構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物中其他的聚合物成分，含有至少一種選自多芳基化合物、聚酰胺、聚碳酸酯中的化合物是優(yōu)選的。
作為構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物中其他的聚合物成分，含多芳基化合物10～30重量％的是優(yōu)選的。
而且，構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物，對聚合物成分總計100重量份，阻燃劑含1～20重量份是優(yōu)選的。
上述阻燃劑是磷系化合物，換算成磷原子量，對聚合物成分含0.05～15重量％是優(yōu)選的。
構(gòu)成上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的樹脂組合物，對聚合物成分總計100重量份，抗氧劑劑含0.05～5重量份是優(yōu)選的。
上述抗氧劑，磷酸酯系是優(yōu)選的。
上述聚酯系人造頭發(fā)用纖維的單纖維纖度30～70分特(dtex)是優(yōu)選的。
實施本發(fā)明的最佳方案本發(fā)明的人造頭發(fā)用纖維，該纖維具有至少耐180℃的燙發(fā)剪定型，且具有200℃的熱收縮率在5％以下的耐熱性，另外，燃燒試驗中具有極限需氧指數(shù)(LOI)25以上的阻燃性。
更優(yōu)選的是，在整個80～200℃的溫度范圍內(nèi)可卷發(fā)定型，卷發(fā)定型的纖維在25℃放置7天時的卷發(fā)伸長率在35％以下，更優(yōu)選達到27％以下的人造頭發(fā)用纖維。這里的所謂在80～200℃的全部溫度范圍內(nèi)可以卷發(fā)，意指即使80～100℃左右的低溫可以預卷發(fā)，同時，具有耐180～200℃左右高溫的耐熱性，在高溫可用燙發(fā)剪定型。
本發(fā)明的聚酯系纖維在200℃的熱收縮率在5％以下，優(yōu)選3％以下。當200℃的熱收縮率大于5％時，高溫下燙發(fā)剪定型時發(fā)生收縮，尺寸變短，有彎曲的傾向。
另外，本發(fā)明的聚酯系纖維的極限需氧指數(shù)(LOI)在25以上，優(yōu)選27以上。當極限需氧指數(shù)小于25時，纖維的阻燃化不充分，在實際制品燃燒時，未達到安全地自己滅火的水平。
本發(fā)明的聚酯系纖維，由熔融粘度在斷絲速度600秒-1、溫度280℃時達到50～300Pa·秒的樹脂組合物是優(yōu)選的，更優(yōu)選的熔融粘度是50～240Pa·秒的范圍。當熔融粘度低于50Pa·秒時，熔融紡絲變得困難，得不到物理性質(zhì)穩(wěn)定的纖維，所以，完成后的頭發(fā)制品接近火焰或者燃燒時，易發(fā)生熔融、流滴。另外，當熔融粘度超過300Pa·秒時，熔融樹脂粘度過高，熔融紡絲困難，難以得到穩(wěn)定的纖維。
另外，高溫時的熱加工性，即，為了使采用上述燙發(fā)剪等得到的高溫卷發(fā)定型性保持良好，由熔點250℃以上的樹脂組合物構(gòu)成是優(yōu)選的，更優(yōu)選255℃以上。
本發(fā)明的聚酯系頭發(fā)用纖維，是以聚酯作為主成分的纖維，只要具有上述特性即可而未作特別限定，然而，優(yōu)選的是，在聚亞烷基對苯二甲酸酯或以聚亞烷基對苯二甲酸酯作為主成分的共聚合的聚酯(下面稱作聚合物(A))和選自多芳基化合物(B1)、聚碳酸酯(B2)、或聚酰胺(B3)中的至少一種聚合物(下面稱作聚合物(B))中，添加阻燃劑(C)及磷酸酯系化合物(D)進行熔融混煉得到的組合物進行纖維化。
另外，在作為上述聚合物(A)的反應型磷系阻燃劑共聚合的熱塑性共聚合聚亞烷基對苯二甲酸酯和上述聚合物(B)中，添加上述磷酸酯系化合物(D)，進行熔融混煉而使得到的組合物進行纖維化也可以。
本發(fā)明所用的聚合物(A)優(yōu)選是聚亞烷基對苯二甲酸酯及/或以聚亞烷基對苯二酸酯為主體的共聚合聚酯。
作為聚亞烷基對苯二酸酯，可以舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯。其中，從耐熱性考慮，聚對苯二甲酸乙二酯是更優(yōu)選的。
作為以聚亞烷基對苯二甲酸酯為主體的共聚合聚酯，是以上述聚亞烷基對苯二甲酸酯作主成分、含有少量共聚合成分的共聚合聚酯。這里的所謂主成分，系指聚合物(A)中，聚亞烷基對苯二甲酸酯占80摩爾％以上的聚酯。
作為共聚合成分，可以舉出對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二羧酸、對苯二羧酸、偏苯三酸、均苯四酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二碳二酸等多元羧酸及其衍生物，5-硫代間苯二甲酸鈉、5-硫代間苯二甲酸二羥基乙基鈉等含磺酸鹽的二羧酸及其衍生物，1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-環(huán)己二甲醇、二甘醇、聚乙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、4-羥基苯甲酸、ε-己內(nèi)酯等。但又不限于這些。
上述聚合物(A)的共聚合聚酯，只要在作為主體的聚亞烷基對苯二甲酸酯的主鏈中及/或側(cè)鏈中，采用已知的方法縮聚上述共聚合成分即可。
上述聚合物(A)優(yōu)選選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、共聚合的聚酯中的至少一種的混合物。另外，在這里，當聚對苯二甲酸丁二酯的含量高時，所得到的纖維的耐熱性有降低的傾向，所以，聚合物總成分中有30重量％以下是更優(yōu)選的。
另外，這些聚亞烷基對苯二甲酸酯在全部聚合物成分中達到70重量％以上是優(yōu)選的，更優(yōu)選80重量％以上。當聚亞烷基對苯二酸酯低于70重量％時，耐熱性有降低的傾向。
上述聚合物(A)的固有粘度0.5-1.4是優(yōu)選的，0.6-1.2是更優(yōu)選的。固有粘度低于0.5時，所得到的纖維的機械強度下降，當高于1.4時，隨著分子量增大，熔融粘度升高，熔融紡絲困難，或纖度出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。
另外，在本發(fā)明中，作為上述聚合物(A)，可以采用反應型磷系阻燃劑共聚合得到的熱塑性共聚聚亞烷基對苯二甲酸酯。所謂本發(fā)明所用的共聚合反應型磷系阻燃劑的熱塑性聚亞烷基對苯二酸酯，系指芳香族二羧酸或其酯形成性衍生物、乙二醇或其酯形成性衍生物，以及縮聚反應型磷系阻燃劑得到的共聚合聚酯。
作為芳香族二羧酸或其酯形成性衍生物，可以舉出對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、對苯二羧酸等二羧酸及其衍生物，5-硫代間苯二甲酸鈉、5-硫代間苯二甲酸二羥基乙基鈉等含磺酸鹽的二羧酸及其衍生物等。但是，不限于這些。
作為二元醇及其酯形成性衍生物，可以舉出1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-環(huán)己二醇、二甘醇、聚乙二醇及它們的衍生物等。但是，又不限于這些。
作為與上述二羧酸類、二醇類少量共聚合的成分，可以舉出偏苯三酸、均苯四酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二碳二酸等多元羧酸及其衍生物，三羥甲基丙烷、季戊四醇、4-羥基苯甲酸、ε-己內(nèi)酯等。
上述反應型磷系阻燃劑，只要能與上述二羧酸類、乙二醇類共聚的均可以使用，例如，可以有二乙基-N，N-雙(2-羥乙基)氨基甲基磷酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯、二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、三(3-羥丙基)膦、三(4-羥丁基)膦、三(3-羥丙基)氧化膦、3-(羥丁基)氧化膦、3-(羥苯基膦酰基)丙酸等含磷有機化合物及其衍生物等，這些化合物既可單獨使用，也可2種或以上組合使用。
上述反應型磷系阻燃劑添加量，對熱塑性聚酯100重量份，換算成磷原子量為0.01～8重量份，0.05～5重量份是更優(yōu)選的，0.1～3重量份是尤其優(yōu)選的。當添加量少于0.01重量份時，難以得到阻燃效果，而當多于8重量份時，機械特性受損。共聚合反應型阻燃劑的熱塑性共聚合聚酯的制造，可采用已知的方法，二羧酸及其衍生物和二醇成分及其衍生物和反應型阻燃劑加以混合而進行縮聚的方法，以及熱塑性聚酯用乙二醇等二元醇成分解聚，在解聚時與反應型阻燃劑混合，再度進行縮聚、而制得共聚體的方法等是優(yōu)選的。
本發(fā)明所用的聚合物(B)是選自多芳基化合物(B1)、聚碳酸酯(B2)、聚酰胺(B3)中的至少1種聚合物，其中混合2種或以上使用也可。
上述多芳基化合物(B1)，系指芳香族二羧酸成分和芳香族二醇成分構(gòu)成的全芳香族聚酯，采用界面聚合法、溶液聚合法及熔融聚合法的任何一種方法均可制造。上述多芳基化合物(B1)成分，優(yōu)選的是選自間苯二甲酸和其衍生物及/或?qū)Ρ蕉姿岷推溲苌铮头枷阕宥汲煞謽?gòu)成的多芳基化合物中的1種或2種以上的混合物，具體的是，作為上述B1成分的芳香族二羧酸成分，可以舉出對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、對苯二羧酸等多元羧酸及其衍生物等。另外，作為上述B1成分的芳香族二元醇成分，可以舉出二元酚類、間苯二酚、氫醌、聯(lián)苯酚、雙(4-羥苯基)甲烷、雙(4-羥苯基)醚、雙(4-羥苯基)二苯基甲烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷等為代表的化合物。其中，從容易得到等考慮，由對苯二甲酸和間苯二甲酸的混合物和2，2-雙(4-羥苯基)丙烷構(gòu)成的多芳基化合物是更優(yōu)選的。
作為聚碳酸酯(B2)，可以舉出芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、脂肪族-芳香族聚碳酸酯等。一般的可以舉出2，2-雙(4-氧苯基)鏈烷烴系、雙(4-氧苯基)醚、雙(4-氧苯基)砜、雙(4-氧苯基)硫或雙(4-氧苯基)亞砜等雙酚類構(gòu)成的聚合物，或共聚物，根據(jù)目的，用鹵素取代的雙酚類的聚合物等，但是，在本發(fā)明中，從容易得到考慮，2，2-雙(4-氧苯基)鏈烷烴系是優(yōu)選的。
作為上述聚酰胺(B3)，可以舉出尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍69、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、聚間二甲苯己二酰二胺(尼龍MXD6)的均聚物或它們的共聚物，或者混合物，其中，從耐熱性等方面考慮，優(yōu)選使用尼龍66均聚物。
另外，在本發(fā)明中，在聚合物總成分中所含多芳基化合物10-30重量％是優(yōu)選的，含15-20重量％是更優(yōu)選的。當多芳基化合物少于10重量％時，在燃燒時熔融，有易于流滴的傾向，高于30％重量時有耐熱性下降傾向。
在本發(fā)明中，為了滿足作為人造頭發(fā)用纖維的阻燃性，作為上述聚合物(A)，可以采用上述反應型磷系阻燃劑共聚合得到的熱塑性共聚合的聚亞烷基對苯二甲酸酯，在不采用時，在上述聚合物成分中添加阻燃劑(C)是優(yōu)選的。
本發(fā)明所用的阻燃劑(C)未作特別限定，通?？梢圆捎靡话悴捎玫牧紫底枞紕?，具體的可以舉出磷酸酯系化合物、膦酸酯系化合物、次膦酸酯系化合物、氧化膦系化合物、亞膦酸酯系化合物、次膦酸酯系化合物、膦系化合物以及縮合磷酸酯系化合物等有機磷系化合物。另外，作為阻燃劑(C)，可選自這些化合物中的至少1種是優(yōu)選的，選自上述縮合磷酸酯系化合物中至少1種是更優(yōu)選的。
另外，作為阻燃劑(C)，除上述有機磷系化合物以外，還可以采用鹵代環(huán)烷烴化合物和芳香族系及芳香族醚系鹵化物、雙酚A骨架的鹵化化合物、酰亞胺系鹵化化合物、以鹵化的聚苯乙烯等為代表的鹵系化合物、上述鹵系化合物和銻系化合物并用、其他已知的阻燃劑。
另外，作為上述聚合物(A)，在采用反應型磷系阻燃劑共聚合得到的熱塑性共聚合聚亞烷基對苯二酸酯時，在不損害作為聚酯纖維的物理性質(zhì)的范圍內(nèi)可以添加阻燃劑。
阻燃劑(C)的添加量，在不采用反應型磷系阻燃劑共聚合得到的熱塑性共聚合聚亞烷基對苯二酸酯作為聚合物(A)時，對聚合物(A)、聚合物(B)等聚合物成分總計100重量份，添加1-20重量份是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是5-10重量份。阻燃劑(C)的添加量低于1重量份時，阻燃效果難以得到，當高于20重量份時，機械特性受損。另外，使用磷系阻燃劑作為阻燃劑(C)時，對聚合物成分合計100重量份，換算成磷原子量添加0.05-15重量份是優(yōu)選的，添加0.1-12重量份是更優(yōu)選的。磷系阻燃劑添加量低于0.05重量份時，阻燃效果難以得到，當高于15重量份時，機械特性受損。
由于聚酯系纖維是可燃性材料，阻燃性不好，特別是采用無阻燃性的一般聚酯系纖維，接近火焰就容易著火、燃燒蔓延、明顯燃燒。另外，發(fā)生流滴，即伴隨著樹脂熔融而流滴，特別是在樹脂裝在頭部的情況下非常危險。因此，采用本發(fā)明的聚酯纖維時，在聚合物(A)中分散聚合物(B)，再使用阻燃劑進行適當阻燃化，可以避免流滴等問題。
在本發(fā)明中，采用聚合物(A)和聚合物(B)的混合物作為聚合物成分時，構(gòu)成聚酯系纖維的樹脂組合物的相結(jié)構(gòu)為海島結(jié)構(gòu)，聚合物(A)的聚酯相是海，聚合物(B)是島。在本發(fā)明的聚酯系人造頭發(fā)用纖維中，為了使其在80-200℃可以卷發(fā)定型，必須使上述聚合物(A)和聚合物(B)兩成分不進行酯的交換反應，或不發(fā)生酯-酰胺交換反應，而且必須在保持纖維物理性質(zhì)的狀態(tài)下進行熔融混煉。即，必須防止由于酯交換反應、或酯-酰胺交換反應而使聚酯原來的耐熱性、熔融粘度、以及強度的下降。
當上述聚合物(A)和聚合物(B)兩成分進行熔融混煉時，通常引起酯交換反應或酯-酰胺交換反應。特別是，酯交換反應通常僅在2成分進行熔融混煉時發(fā)生，為了抑制發(fā)生而減少混煉時間時，不能形成均勻的細微分散，在采用充分的混煉時間時，交換反應發(fā)生，達到均勻混合，不會形成聚合物(B)分散的海島結(jié)構(gòu)。為了促進聚合物(B)的分散、抑制交換反應，在本發(fā)明中，作為具有酯交換反應控制能力的某些化合物，使用抗氧劑(D)是優(yōu)選的，作為上述成分(D)采用磷酸鹽系化合物是優(yōu)選的。
作為上述磷酸鹽系化合物，可以舉出磷酸三辛酯、磷酸三癸酯等的磷酸三烷基酯類以及磷酸三苯酯、三(壬基苯基)磷酸酯、三(2，4-二(叔丁基)苯基)磷酸酯等的三芳基磷酸酯類以及二癸基苯基磷酸酯、癸基二苯基磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯等烷基芳基磷酸酯類等磷酸酯系化合物。
抗氧劑(D)的添加量，對聚合物成分總計100重量份添加0.05-5重量份是優(yōu)選的，添加0.1-3重量份是更優(yōu)選的。當抗氧劑(D)的添加量低于0.05重量份時，由于引起酯交換反應或酯-酰胺交換反應，機械性質(zhì)降低以及得不到消光效果。當添加量高于5重量份時，耐熱性及纖維的機械性質(zhì)降低，或由于熔融粘度下降，在熔融紡絲加工時易引起斷絲，工序變得不穩(wěn)定。
在本發(fā)明中，采用聚合物(A)和聚合物(B)的混合物作為聚合物成分時，其重量比優(yōu)選聚合物(A)/聚合物(B)＝90/10-70/30的范圍，88/12-75/25的范圍更為優(yōu)選。當聚合物(A)量高于上述范圍時，纖維表面的凹凸少而小，消光效果得不到。另一方面，當聚合物(B)量高于上述范圍時，由于引起酯交換反應或酯-酰胺交換反應，機械性質(zhì)降低并得不到消光效果，或熔融粘度過高時，熔融紡絲困難。另外，作為聚合物成分，除聚合物(A)和聚合物(B)以外，組合使用其他聚合物成分也無妨。
本發(fā)明的聚酯系纖維的單纖維纖度為30-70分特，優(yōu)選40-60分特。當單纖維纖度低于30分特時，觸感過于柔軟，卷發(fā)保持性有變?nèi)醯膬A向，當高于70分特時，觸感過硬，卷發(fā)保持力有過強的傾向。
構(gòu)成本發(fā)明聚酯系纖維的樹脂組合物制造方法，未作特別限定，例如，在聚合物(A)、聚合物(B)等聚合物成分中，根據(jù)情況與(C)成分、(D)成分干混合后，采用各種普通的混煉機進行熔融混煉的方法。作為混煉機的實例，有單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、輥軋機、班佰里混合機、捏合機等，優(yōu)選雙螺桿擠出機。
本發(fā)明的聚酯系纖維，可采用通常的熔融紡絲法制造。即，首先，把擠出機、齒輪泵、噴咀等溫度調(diào)至270-310℃，把上述樹脂組合物進行熔融紡絲，在紡出的絲條通過紡絲筒后，冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變點以下，以50-5000m/分的速度牽引未拉伸絲而得到。另外，把紡出的絲條放入冷卻用水的水槽進行冷卻，也可以進行纖度的控制。根據(jù)紡絲筒的溫度及長度、冷卻風的溫度及吸入量、冷卻水槽溫度、冷卻時間、牽引速度、噴出量及噴咀孔數(shù)進行適當調(diào)整。
所得到的未拉伸絲進行熱拉伸，但拉伸可采用將未拉伸絲一次繞卷后進行拉伸的2工序法，以及不繞卷而連續(xù)進行拉伸的直接紡絲拉伸法的任何一種方法均可。熱拉伸采用1段拉伸法或2段以上的多段拉伸法進行。作為熱拉伸的加熱手段，可以采用加熱輥、加熱板、蒸汽夾套裝置、熱水槽等，這些手段可以適當組合使用。
在上述熱拉伸后進行熱處理。在這樣熱處理前，根據(jù)需要，也可給予紡絲油劑，在熱處理后給予紡絲油劑也行。在熱處理時，可以采用與上述熱拉伸情況同樣的任意加熱手段。把上述熱拉伸工序得到的拉伸絲進行加緊或松弛，以及2種組合進行處理，借此，除去拉伸絲的殘留收縮應力而使狀態(tài)穩(wěn)定，處理完成后的人造頭發(fā)制品在實際卷發(fā)時可防止收縮加大，或防止彎曲。
作為熱處理溫度，優(yōu)選在160～220℃進行，更優(yōu)選180～200℃。當熱處理溫度低于160℃時，在超過160℃，特別是在180℃以上卷發(fā)定型時，即在用燙發(fā)剪等，收縮加大或變形，而在超過220℃的溫度下，纖維軟化，工序不穩(wěn)定，產(chǎn)生纖維外觀受損等問題。在本發(fā)明中，200℃時的熱收縮率必須在5％以下，該熱處理是重要的。
本發(fā)明的聚酯纖維加工條件，未作特別限定，與通常的聚酯纖維同樣進行加工，然而，使用的顏料、染料及助劑等，優(yōu)選使用耐氣候性及阻燃性好的。
還有，在本發(fā)明的聚酯纖維中，根據(jù)需要，可以含有阻燃劑、耐熱劑、光穩(wěn)定劑、熒光劑、抗氧劑、抗靜電劑、顏料、增塑劑、潤滑劑等各種添加劑。
本發(fā)明的聚酯纖維，采用美容熱器具(燙發(fā)剪等)的卷發(fā)定型性優(yōu)良，卷發(fā)可良好保持。另外，采用纖維表面處理劑、柔順劑等的油劑，可具有觸感、光澤，而更近似人的毛發(fā)。
另外，本發(fā)明的聚酯纖維作為人造毛發(fā)使用時，也可與改性聚丙烯腈、聚氯乙烯、尼龍等其他人造毛發(fā)組合使用。
還有，特性值的測定按下法進行。強度及伸長率采用インテスコ社制造的INTESCO Model 201型，測定長絲的拉伸強度和伸長率。取長40mm的長絲1根，把長絲兩端10mm粘貼在糊有粘合劑的兩面帶上，用薄紙夾住，風干過夜，制成長20mm的試樣。把試樣裝在試驗機上，在溫度24℃、濕度80％以下、荷重1/30gf×纖度(旦尼爾)、拉伸速度為20mm/分的條件下進行試驗，測定強度和伸長率。在同樣條件下重復10次試驗，其平均值作為長絲的強度和伸長率。熱收縮性采用セイコ-電子工業(yè)(株)制造的SSC 5200H熱分析儀TMA/SS150C，測定長絲的熱收縮率。取長度10mm的長絲10根，施加5.55mg/分特的荷重，以升溫速度3℃/分在30～280℃的范圍內(nèi)測定，從其結(jié)果求出200℃的熱收縮率。極限需氧指數(shù)稱量16cm/0.25g的長絲，其端部用輕的兩面帶纏住，用懸式加捻器夾住進行絞合。在充分絞合后，在試樣的正中一折為二，使2根絞結(jié)。端部用纖維帶固定住，全長達到7cm。于105℃進行前干燥60分鐘，再用干燥器干燥30分鐘以上。把經(jīng)過干燥的樣品調(diào)整至規(guī)定的氧濃度，40秒后拉制成8-12mm，用點火器從上部點火，著火后撤離點火器。燃燒5cm以上或連續(xù)燃燒3分鐘以上，測定氧濃度，在同樣條件下重復試驗3次，作為極限需氧指數(shù)。熔點采用セイコ-電子工業(yè)(株)制造的DSC220C進行熔點測定。把長絲樣品用切割器或剪刀切碎，精確稱量10mg，放在鋁盤上固定在裝置內(nèi)。測定溫度范圍設定在-20℃-340℃(實際測定范圍是約-10-290℃)，升溫速度20℃/分，測定時的氮氣流量為30ml/min。從所得到的圖中求出最大熔解峰的峰尖值，以此作為熔點。熔融粘度采用(株)東洋精機制作所制造的キヤピログラフ進行測定。在試驗速度50mm/min、噴咀孔半徑0.0500cm、滾筒半徑0.4775cm、滾筒溫度280℃的條件下進行測定，依下式算出熔融粘度。
斷絲壓力r＝P·r/2L＝F·r/2πR2L (1)斷絲速度r＝4Q/πr3＝4V/60πr3(2)表觀粘度η＝τ/γ (3)(式中，P為滾筒內(nèi)壓，F(xiàn)為擠出荷重，R為滾筒半徑，r為毛細管半徑，L為毛細管長度，Q為流量值，V為擠出量，v為擠出速度)。流滴性把纖度約50分特的長絲100根束住，其一端用夾鉗夾住，固定在架上，使其垂下。20mm的火焰接近固定的長絲，使燃燒100mm長，計數(shù)這時的流滴數(shù)，流滴數(shù)小于5用○表示，6-10用△表示，11以上用x表示。冷定型性把160mm/0.1g的長絲拉直，兩端用膠帶固定，于100℃加熱40分鐘。在冷卻至室溫后，剪成85mm，對折，兩端用縫紉機線連結(jié)，懸掛在φ4mm的棒上，安上錘使荷重6.7mg/分特，于30℃、60％RH保持24小時。取下錘，靜置5分鐘后，切成80mm，測定長絲的彎曲(角度)狀況。將其作為低溫下易于彎曲的指標，能恢復平直(180℃)的為最理想的。卷發(fā)保持性把制成下垂狀的長絲卷在φ32mm的管上，于100℃進行卷發(fā)定型60分鐘，于室溫下進行60分鐘老化后，把卷曲的長絲一端固定下垂，測定長絲的初始長度、測定到達7天的長絲長度的隨時間的變化。將其作為易于彎曲性、保持性的指標，初始長度短、低溫下可固定卷發(fā)、在較高溫度下可以定型的是優(yōu)選的。
另外，靜置7天后的卷發(fā)伸長率，在上述卷發(fā)保持性評價中，用下式計算的百分率表示(靜置7天后的長絲長度-初始的長絲長度)÷初始的長絲長度×100。作為對長絲初始長度的相對保持性指標。燙發(fā)剪定型性燙發(fā)剪卷發(fā)定型、是卷發(fā)形狀保持性的指標。把長絲用加熱至180℃的燙發(fā)剪簡單夾住，預熱處理3次。這時用肉眼觀察評價此時長絲之間的熱粘性、梳通性、長絲的彎曲和斷絲。然后，把預熱的長絲卷繞在燙發(fā)剪上，保持10分鐘，抽出燙發(fā)剪，用肉眼觀察這時的易拔出性(桿移出性)、抽出時的卷發(fā)保持性。
對實施例1-12中得到的纖維的熔融粘度、纖度、強度、伸長率、熱收縮率、熔點的測定結(jié)果，作為阻燃性評價的極限需氧指叛、作為流滴性評價結(jié)果以及作為人造毛發(fā)的評價的冷定型性、卷發(fā)保持性、燙發(fā)剪定型性的評價結(jié)果示于表1。實施例1-12的任何一個均得到易定型性、定型保持性、耐熱性、耐流滴性、阻燃性優(yōu)良的聚酯系人造頭發(fā)用纖維。
表1

*1カネボウ合織(株)制、ベルペツトEFG-85A*2シエルケミカル(株)制、コルテラCP513000*3三菱エンジニアリンゲプラスチツクス(株)制、ノバドウ一ル5510S*4コニチカ(株)制、Uポリマ一U一100*5出光石油化學(株)制、タフロン#1900*6宇部興產(chǎn)(株)制、メイロン66 2020U*7縮合磷酸酯化合物*8溴代聚苯乙烯*9旭電化工業(yè)(株)制、アデカスタブPEP-36*10HUVIS社制難燃PET、SBT-3比較例1把干燥至水分含量100ppm以下的聚對苯二甲酸乙二酯和多芳基化合物按表2中所示的比例進行混合，對該混合物100重量份，按表2中所示的比例混合縮合磷酸酯化合物以及磷酸酯系化合物，添加著色用的聚酯粒子PESM6100黑(大日精化工業(yè)(株)制造，炭黑含量30％)1.5重量份進行干混合，供給擠壓機，于300℃進行熔融混煉，在造粒后干燥至水分含量100ppm以下。然后，用具有噴咀口徑0.5mm的圓形斷面噴孔的紡絲噴咀，使熔融的聚合物噴出，在設置于噴咀下30mm位置的水溫50℃的水浴中冷卻，以100m/分的速度卷繞，得到未拉伸絲。把得到的未拉伸絲在80℃的熱水浴中進行拉伸，制成4倍拉伸絲，采用加熱至200℃的加熱滾筒，以100m/分的速度卷繞，進行熱處理，得到單纖維纖度52分特左右的聚酯系纖維(復絲)?？墒?，作為阻燃性評價的極限需氧指數(shù)、200℃時的收縮率、流滴性均滿足的纖維無法得到。比較例2除了把干燥至水分含量100ppm以下的聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯和多芳基化合物按表2中所示的比例進行混合以外，與比較例1同樣操作，得到單纖維纖度50分特左右的聚酯系纖維(復絲)?？墒?，得到的纖維，作為人造毛發(fā)評價的卷發(fā)保持力稍差，易流滴，在燙發(fā)剪作用下纖維發(fā)生彎曲、熱熔粘，桿移出性差等。比較例3除了采用聚對苯二甲酸乙二酯65重量份、多芳基化合物35重量份以外，與比較例1同樣制得聚酯纖維(復絲)，但是，由于熔融粘度高、壓力上升，無法從紡絲噴咀噴出纖維。比較例4除了采用聚對苯二甲酸乙二酯80重量份、多芳基化合物20重量份以外，與比較例1同樣制得單纖維纖度48分特的聚酯纖維(復絲)，但是，作為阻燃性評價的極限需氧指數(shù)、流滴性均滿足的纖維無法得到。比較例5除了采用聚對苯二甲酸乙二酯80重量份、多芳基化合物20重量份，添加磷系阻燃劑30份以外，與比較例1同樣制得單纖維纖度51分特的聚酯纖維(復絲)，但是，作為阻燃性評價的極限需氧指數(shù)高、燃燒時流滴，另外，燙發(fā)剪定型時的纖維彎曲及熱熔粘，柱移出性均滿足的纖維無法得到。比較例6除了采用聚對苯二甲酸乙二酯85重量份、多芳基化合物15重量份，未添加磷酸鹽系化合物以外，與比較例1同樣制得單纖維纖度50分特的聚酯纖維(復絲)，但是，熔點大大下降，燃燒時流滴，另外，燙發(fā)剪定型性的纖維彎曲及熱熔粘、柱移出性均滿足的纖維無法得到。
對比較例1-6中得到的纖維的強度及伸長率、熱收縮率的測定結(jié)果，作為阻燃性評價的極限需氧指數(shù)、流滴性評價結(jié)果以及作為人造毛發(fā)的評價的冷定型性、卷發(fā)保持力、燙發(fā)剪定型性的評價結(jié)果示于表2。比較例1-6的任何一個均未得到作為目的的聚酯系人造頭發(fā)用纖維。
表2

工業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明，除了是聚酯纖維特長的耐熱性、強伸長度等纖維特性可以保持以外，能滿足易定型性、定型保持性等的人造頭發(fā)所要求的特性，還可以得到現(xiàn)有的聚酯系人造毛發(fā)用纖維所沒有的耐流滴性、阻燃性等。
權(quán)利要求
1.一種聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中具有至少耐180℃的燙發(fā)剪、并且200℃的熱收縮率在5％以下，而且，具有極限需氧指數(shù)LOI 25以上的阻燃性。
2.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，在80-200℃的溫度范圍內(nèi)可以卷發(fā)定型，卷發(fā)定型后的纖維在25℃放置7天時的卷發(fā)伸長率在35％以下。
3.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，構(gòu)成纖維的樹脂組合物熔融粘度，在斷絲速度600秒-1、溫度280℃時為50-300Pa·秒。
4.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，構(gòu)成纖維的樹脂組合物熔點在250℃以上。
5.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，構(gòu)成纖維的樹脂組合物中的聚合物成分中，聚亞烷基對苯二甲酸酯在70重量％以上。
6.按照權(quán)利要求5中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，上述聚亞烷基對苯二甲酸酯是選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯中的至少一種。
7.按照權(quán)利要求5中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，上述聚亞烷基對苯二甲酸酯是反應型磷系阻燃劑共聚合得到的熱塑性共聚合聚亞烷基對苯二甲酸酯。
8.按照權(quán)利要求5中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，作為構(gòu)成纖維的樹脂組合物中的其他聚合物成分，至少含有一種選自多芳基化合物、聚酰胺、聚碳酸酯中的化合物。
9.按照權(quán)利要求5中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，作為構(gòu)成纖維的樹脂組合物中的其他聚合物成分，含有多芳基化合物10-30重量％。
10.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，構(gòu)成纖維的樹脂組合物，對聚合物成分總計100重量份含阻燃劑1-20重量份。
11.按照權(quán)利要求10中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，上述阻燃劑是磷系化合物，換算成磷原子量對聚合物成分為0.05-15重量％。
12.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，構(gòu)成纖維的樹脂組合物，對聚合物成分總計100重量份，含抗氧劑0.05-5重量份。
13.按照權(quán)利要求12中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其中，抗氧劑是磷酸酯系。
14.按照權(quán)利要求1中所述的聚酯系人造頭發(fā)用纖維，其單纖維纖度為30-70分特。
全文摘要
本發(fā)明提供的人造頭發(fā)用纖維，除了可以保持作為聚酯纖維特長的耐熱性、強度及伸長率等纖維特性以外，還滿足人造毛發(fā)所要求的易定型性、定型保持性等，并具有現(xiàn)有的聚酯系人造頭發(fā)用纖維所沒有的耐流滴性、阻燃性。具有至少耐180℃的燙發(fā)剪、并且200℃的熱收縮率在5％以下的耐熱性，具有極限需氧指數(shù)(LOI)25以上的阻燃性，而且，在80－200℃的全部溫度范圍內(nèi)可卷發(fā)定型，卷發(fā)定型的纖維在25℃靜置7天時的卷發(fā)伸長率在35％以下。
文檔編號D01F6/84GK1435517SQ0310352
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者志賀豐彥, 增田敏幸, 小脅敏弘 申請人:鐘淵化學工業(yè)株式會社