人工毛髪用モノフィラメントおよび人工毛髪
【課題】これまでにない優れた難燃特性を発揮するとともに、人工毛髪用途として十分な物理特性を兼ね備えた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の提供。
【解決手段】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人工毛髪用難燃性モノフィラメント。
【解決手段】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人工毛髪用難燃性モノフィラメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【特許文献１】特開平８−２０９４４６号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平９−２６８４２３号公報（請求項１）
【特許文献３】特開２００５−９７８１９号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
【化１】
【００３２】
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。
【００３３】
上記一般式において、Ａｒとしては、例えば、
【００３４】
【化２】
【００３５】
【化３】
【００３６】
を挙げることができる。Ｒ’としては、例えば、
【００３７】
【化４】
【００３８】
【化５】
【００３９】
（式中、ｎは２〜３０である）
を挙げることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
【化６】
【００４３】
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。
【００４４】
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
【００４５】
【化７】
【００４６】
を挙げることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
【化８】
【００４９】
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。
【００５０】
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、
【００５１】
【化９】
【００５２】
から選ばれたものであり、Ｒ’が、
【００５３】
【化１０】
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数１】
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【実施例】
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
＜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。
【００８５】
＜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。
【００８６】
＜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。
【００８７】
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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
＜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。
【００９０】
【表１】
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
＜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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
［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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【特許文献１】特開平８−２０９４４６号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平９−２６８４２３号公報（請求項１）
【特許文献３】特開２００５−９７８１９号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
【化１】
【００３２】
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。
【００３３】
上記一般式において、Ａｒとしては、例えば、
【００３４】
【化２】
【００３５】
【化３】
【００３６】
を挙げることができる。Ｒ’としては、例えば、
【００３７】
【化４】
【００３８】
【化５】
【００３９】
（式中、ｎは２〜３０である）
を挙げることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
【化６】
【００４３】
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。
【００４４】
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
【００４５】
【化７】
【００４６】
を挙げることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
【化８】
【００４９】
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。
【００５０】
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、
【００５１】
【化９】
【００５２】
から選ばれたものであり、Ｒ’が、
【００５３】
【化１０】
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数１】
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【実施例】
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
＜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。
【００８５】
＜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。
【００８６】
＜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。
【００８７】
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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
＜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。
【００９０】
【表１】
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
＜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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
［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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂（ただし、イミド構造を有する樹脂を除く）に対し、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する樹脂を含有させた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）で示される単位のいずれかから構成され、かつ少なくともＲＳｉＯ１．５で示される単位を必須成分として含有する構造の化合物であることを特徴とする人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項２】
前記シリコーン系化合物を構成する有機基Ｒ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％以上であることを特徴とする請求項１に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項３】
前記シリコーン系化合物が、シラノール基を重量比で２％以上１０％以下含有することを特徴とする請求項１または２に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項４】
前記イミド構造を有する樹脂のガラス転移温度が、１３０℃以上３００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項５】
前記イミド構造を有する樹脂がポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、ポリエステル、ポリアミドおよびポリオレフィンから選ばれたいずれかを５０重量％以上含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工毛髪用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する人工毛髪。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメントを少なくとも含む複数本のモノフィラメントを引き揃え、これをメッシュ基布に固定して使用されることを特徴とする人工毛髪。
【請求項１】
熱可塑性樹脂（ただし、イミド構造を有する樹脂を除く）に対し、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する樹脂を含有させた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）で示される単位のいずれかから構成され、かつ少なくともＲＳｉＯ１．５で示される単位を必須成分として含有する構造の化合物であることを特徴とする人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項２】
前記シリコーン系化合物を構成する有機基Ｒ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％以上であることを特徴とする請求項１に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項３】
前記シリコーン系化合物が、シラノール基を重量比で２％以上１０％以下含有することを特徴とする請求項１または２に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項４】
前記イミド構造を有する樹脂のガラス転移温度が、１３０℃以上３００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項５】
前記イミド構造を有する樹脂がポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、ポリエステル、ポリアミドおよびポリオレフィンから選ばれたいずれかを５０重量％以上含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメント。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工毛髪用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する人工毛髪。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工毛髪用モノフィラメントを少なくとも含む複数本のモノフィラメントを引き揃え、これをメッシュ基布に固定して使用されることを特徴とする人工毛髪。
【公開番号】特開２００８−２０２１８６（Ｐ２００８−２０２１８６Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４１８３５（Ｐ２００７−４１８３５）
【出願日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
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