TWI727575B

TWI727575B - 聚乙烯紗線、製造該聚乙烯紗線的方法、及包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布

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Publication number: TWI727575B
Application number: TW108148142A
Authority: TW
Inventors: 金宰亨; 金基雄; 金成龍; 李相牧; 李信鎬; 李英洙
Original assignee: 南韓商可隆工業股份有限公司
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-05-11
Also published as: TW202124796A

Abstract

揭露一種能為使用者提供柔軟觸感及涼感或冷感且還具有提高的可織性的聚乙烯紗線，該聚乙烯紗線能製造出具有優異的抗起球性、耐磨性、可剪裁性及可縫紉性的皮膚冷感布、一種製造該聚乙烯紗線的方法、以及包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布。在室溫下測定獲得的該聚乙烯紗線的強伸曲線上，(i)在1g/d的強度處的伸度為0.5%至3%，(ii)在3g/d的強度處的伸度為5.5%至10%，以及(iii)在4g/d的強度處的伸度與最大強度處的伸度差為5.5%至25%，並且該聚乙烯紗線在室溫下具有55J/m³至120J/m³的韌性。

Description

聚乙烯紗線、製造該聚乙烯紗線的方法、及包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布

本發明係關於一種聚乙烯紗線、一種製造該聚乙烯紗線的方法、以及包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布。特別地，本發明係關於一種能為使用者提供柔軟觸感(soft tactile sensation)和涼感(cooling feeling)或冷感(cooling sensation)且還具有提高的可織性(weavability)的聚乙烯紗線，該聚乙烯紗線能製造出具有抗起球性(pilling resistance)、耐磨性(abrasion resistance)、可剪裁性(cuttability)及可縫紉性(sewability)的皮膚冷感布、一種製造該聚乙烯紗線的方法、以及一種包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布。

隨著地球溫暖化，能夠用於克服炎熱的布的必要性日益增大。就能夠用於克服炎熱的布的開發而言，需要考慮的因素有(i)引起炎熱因素的去除、和(ii)從使用者皮膚去除熱。

已提出：聚焦於去除炎熱因素的方法、藉由在纖維表面添加無機化合物來反射光的方法(例如，參照JP4227837B)、以及藉由在纖維內部和表面分散無機微粒來散射光的方法(例如，參照JP2004-292982A)等。但是阻止這些外部因素只能防止進一步的炎熱，對於已經感到炎熱的使用者而言，有著不僅不能成為有效的解決方法，還會降低布的觸感的限制。

另一方面，作為能夠從使用者皮膚上去除熱的方法，已提出：為了利用汗水的蒸發熱而提高布吸濕性的方法(例如，參照JP2002-266206A)、以及為了增加從皮膚到布的熱傳遞而增加皮膚與布之間的接觸面積的方法(例如，參照JP2009-24272A)。

然而，就利用汗水的蒸發熱的方法而言，由於布的功能主要依賴濕度、或使用者的體質等外部因素，因此有著無法保障其一致性的問題。就增加皮膚與布之間的接觸面積的方法而言，因為接觸面積越大，布的通氣性越低，因此無法獲得許多使用者想要的冷卻效果(cooling effect)。

從而，可能希望的是藉由改善布本身的熱傳導性來增加從皮膚到布的熱傳遞。為此，在JP2010-236130A中建議了利用具有高熱傳導性的超高強力聚乙烯纖維(Dyneema® SK60)來製造布。

但是，在JP2010-236130A中所使用的Dyneema® SK60纖維是具有600,000g/mol以上重量平均分子量的超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)。即使其表現出高熱傳導性，但由於UHMWPE的高熔融黏度(melt viscosity)而只能由凝膠紡紗方法製造，因此存在著誘發環境問題以及有機溶劑的回收需要巨額費用的問題。而且，由於Dyneema® SK60纖維具有28g/d以上的高抗拉強度、759g/d以上的高拉力模數、以及3%~4%的低斷裂伸長率，且在1g/d強度處的伸度小於0.5%，從而其可織性不好且剛性(stiffness)過高，因此不適合用於以與使用者皮膚接觸為前提的皮膚冷感布的製造。另外，由於Dyneema® SK60纖維具有超過120J/m³的韌性(toughness)，因此存在著降低了利用該纖維製造的布的可裁剪性和可縫紉性的問題。

本發明的目的在於提供一種能夠防止上述相關技術的限制和缺點引起的問題的聚乙烯紗線、一種該聚乙烯紗線的製造方法、以及一種包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布。

在本發明的一態樣，提供一種能夠為使用者提供柔軟觸感及涼感或冷感且還具有提高的可織性的聚乙烯紗線，該聚乙烯紗線能夠製造出具有抗起球性、耐磨性、可剪裁性及可縫紉性的皮膚冷感布。

在本發明的另一態樣，提供一種製造能夠為使用者提供柔軟觸感及涼感或冷感且還具有提高的可織性的聚乙烯紗線的方法，該聚乙烯紗線能夠製造出具有優異的抗起球性、耐磨性、可剪裁性及可縫紉性的皮膚冷感布。

在本發明的又一態樣，提供一種能夠為使用者提供柔軟觸感及涼感或冷感且還具有優異的抗起球性、耐磨性、可剪裁性及可縫紉性的布。

下面詳細說明以上所述的本發明的觀點之外，本發明的其他特徵及優點，通過這些說明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能夠明確理解這些內容。

如上所述，根據本發明的一態樣，提供一種聚乙烯紗線，其中，在室溫下測定獲得的該聚乙烯紗線的強伸曲線上，(i)在1g/d的強度處的伸度為0.5%至3%，(ii)在3g/d的強度處的伸度為5.5%至10%，以及(iii)在4g/d的強度處的伸度與最大強度處之間的伸度差為5.5%至25%，該聚乙烯紗線在室溫下具有55J/m³至120J/m³的韌性。

該聚乙烯紗線可以具有超過4g/d且低於6g/d的抗拉強度、15g/d至80g/d的拉力模數、14%至55%的斷裂伸長率、以及60%至85%的結晶度。

該聚乙烯紗線可以具有50,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)以及5至9的多分散性指數(Polydispersity Index,PDI)。

該聚乙烯紗線可以具有75丹尼至450丹尼(denier)的總纖度，且該聚乙烯紗線可以包括複數條絲，該複數條絲中的每一條具有1丹尼至5丹尼(denier)的纖度。

該聚乙烯紗線可以具有圓形截面。

根據本發明的一態樣，提供一種由該聚乙烯纖維形成的皮膚冷感布，其中，該冷感布在20℃下具有：在厚度方向上0.0001W/cm．℃以上的熱傳導率、在厚度方向上0.001W/cm²．℃以上的熱傳遞係數、以及0.1W/cm²以上的接觸冷感(Q_max)。

根據ASTM D 4970-07測定的該皮膚冷感布的抗起球性為4級以上，且根據KS K ISO 12947-2：2014規定的馬丁代爾方法(Martindale method)測定的該皮膚冷感布的耐磨性可以是5000次循環以上。

該皮膚冷感布的面密度可以是75g/m²至800g/m²。

根據本發明的又一態樣，提供一種製造聚乙烯紗線的方法，包括以下步驟：熔融具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度、50,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)、5.5至9的多分散性指數(PDI)、以及6g/10 min至21g/10min熔融指數(melt index,MI)的聚乙烯；透過具有複數個孔的紡嘴壓出該熔融的聚乙烯；冷卻在該熔融的聚乙烯從該紡嘴的該些孔吐出時所形成的複數條絲；以及拉伸由冷卻的該些絲所形成的複絲。

該拉伸的步驟可以以2.5至8.5的拉伸比進行。

如上所述對本發明的概括描述僅僅是為了例示或說明本發明，本發明的權利範圍並不限於此。

本發明之皮膚冷感布用聚乙烯紗線具有高熱傳導率、調整為適當範圍的韌性、以及優異的可織性，並且能夠以低廉費用容易製造而不會引發環境問題。

此外，從本發明之聚乙烯紗線織造的皮膚冷感布具有如下優點：(i)能夠一致地為使用者提供冷感，而與濕度等外部因素無關；(ii)能夠持續地為使用者提供充分的冷感，而無需犧牲通氣性；(iii)能夠為使用者提供柔軟的觸感；(iv)透過具有高抗氣球性和耐磨性，能夠提高最終產品的耐久性；以及(v)透過具有優異的可裁剪性和可縫製性，能夠提高最終產品的生產性。

10:複絲

11:絲

21:底板

22a:T-Box

22b:BT-Box

23:布樣品

100:擠壓機

200:紡嘴

300:驟冷部

400:集束部

500:多段拉伸部

600:卷線機

GR1:第一個導絲輥

GRn:最後一個導絲輥

OR:油輥

所附圖式是為構成本說明書的一部分，用於幫助理解本發明、例示本發明、與發明的詳細說明一同用來說明本發明的原理。

圖1是示意性地顯示根據本發明一實施例之用於製造聚乙烯紗線的裝置的視圖；

圖2是示意性地顯示用於測量皮膚冷感布的接觸冷感(Q_max)的裝置的視圖；

圖3是示意性地顯示用於測量在皮膚冷感布的厚度方向上的熱傳導率和熱傳導係數的裝置的視圖。

下面參照所附圖式詳細說明本發明的實施例。但是下面將要說明的實施例僅用於幫助明確理解本發明而以示例目的提出，並不用來限定本發明的權利範圍。

為了使得使用者能夠感覺到充分的冷感，在製造皮膚冷感布中所使用的紗線較佳為具有高熱傳導率的高分子紗線。

對於固體而言，通常透過自由電子的移動和稱為聲子(phonon)的晶格振動(lattice vibration)來導熱。對於金屬而言，主要透過自由電子的移動在固體內導熱。反之，就例如高分子的非金屬物質而言，主要透過固體內的聲子(phonon)來導熱(尤其是向著經由共價鍵連接的分子鏈的方向)。

為了提高布的熱傳導率使得使用者能夠感覺到冷感，需要藉由將高分子紗線的結晶度提高至60%以上，來加強透過高分子紗線的聲子的熱傳導能力。

根據本發明，為了製造具有如此高結晶度的高分子紗線，使用高密度聚乙烯(HDPE)。這是因為相比由具有0.910g/cm³至0.925g/cm³的密度的低密度聚乙烯(LDPE)製造的紗線和具有0.915g/cm³至0.930g/cm³的密度的線性低密度聚乙烯(LLDPE)製造的紗線，從具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度的高密度聚乙烯(HDPE)製造的紗線具有相對高的結晶度。

同時，高密度聚乙烯(HDPE)紗線根據其重量平均分子量(Mw)可以分為超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)紗線、和高分子量聚乙烯(High Molecular Weight Polyethylene,HMWPE)紗線。UHMWPE通常指稱具有600,000g/mol以上的重量平均分子量(Mw)的線性聚乙烯，而HMWPE通常指稱具有20,000g/mol至25,0000g/mol的重量平均分子量(Mw)的線性聚乙烯。

如上所述，因為由於UHMWPE的高熔融黏度，只能透過凝膠紡紗製造諸如Dyneema®的UHMWPE紗線，因此可能會導致環境問題和需要巨額費用回收有機溶劑。

由於與UHMWPE相比，HMWPE具有相對低的熔融黏度，因此可以進行熔融紡紗，結果，能夠解決與UHMWPE相關聯之環境問題和高費用問題。因此本發明的皮膚冷感布用聚乙烯紗線是由HMWPE所形成的紗線。

在室溫(ambient temperature)下測定獲得的聚乙烯紗線的強伸曲線上，(i)在「1g/d的強度處的伸度」為0.5%至3%，(ii)「在3g/d的強度處的伸度」為5.5%至10%，以及(iii)「在4g/d的強度處的伸度與最大強度(即抗拉強度)處的伸度之間的差」為5.5%至25%。

此外，本發明的聚乙烯紗線在室溫下具有55J/m³至120J/m³的強伸度。

如果聚乙烯紗線的「1g/d強度處的伸度」過低，由該紗線織造的布過於硬挺(即布的剛性過高)，給使用者引起不適的觸感。因此，較佳的是該聚乙烯紗線的「1g/d強度處的伸度」為0.5%以上。

然而，如果聚乙烯紗線的「1g/d強度處的伸度」過高，會在織造布時發生該布伸張的現象，這使得難以使該布的密度與所需的密度匹配。因此該聚乙烯紗線的「1g/d強度處的伸度」較佳為3%以下。

具體地，聚乙烯紗線的「1g/d強度處的伸度」可以為0.5%至3%，或1.0%至3.0%，或1.0%至2.0%，或1.4%至2.0%。

如果聚乙烯紗線的「3g/d強度處的伸度」過低，在施加預定大小張力的布織造製程中會有很大程度斷線的風險。因此，聚乙烯紗線的「3g/d強度處的伸度」較佳為5.5%以上。

但是，如果聚乙烯紗線的「3g/d強度處的伸度」過高，在織造布時皺縮(crimp)的表現不充分，導致具有低撕裂強度及低耐久性的布。從而，聚乙烯紗線的「3g/d強度處的伸度」較佳為10%以下。

具體地，聚乙烯紗線的「3g/d強度處的伸度」可以為5.5%至10%，或6.0%至9.0%，或6.0%至8.5%。

韌性為強伸曲線(x軸：伸度；y軸：強度)與x軸之間的面積(積分值)，其具有「4g/d強度處的伸度與最大強度處的伸度之間的差」越大其值越大的趨勢。

如果聚乙烯紗線的「4g/d強度處的伸度和最大強度處的伸度之間的差」過小或聚乙烯紗線的韌性過小，由該紗線織造的布的抗起球性和耐磨性不盡人意。即，因為該聚乙烯紗線具有5.5%以上的「4g/d強度處的伸度與最大強度處的伸度之間的差」及55J/m³以上的韌性，利用此織造的皮膚冷感布可以具有4級以上的抗起球性(根據ASTM D 4970-07測定)及5000次循環以上的耐磨性(根據KS K ISO 12947-2：2014規定的馬丁代爾方法(Martindale method)測定)。

但是，如果「4g/d強度處的伸度與最大強度處的伸度之間的差」過大或聚乙烯紗線的韌性過大，由該紗線織造的布的可裁剪性和可縫製性不好，而使最終產品的生產性降低。進而，為了克服此而使用高價的特殊裁剪機和縫製機會導致生產費用的增加。從而，聚乙烯紗線的「4g/d強度處的伸度與最大強度處的伸度之間的差」較佳為25%以下。而且，聚乙烯紗線的韌性較佳為120J/m³以下。

具體地，聚乙烯紗線的「4g/d強度處的伸度與最大強度處的伸度之間的差」可以為5.5%至25%，或9.0%至20%，或9.5%至15%。

聚乙烯紗線在室溫下可以具有55J/m³至120J/m³，或60J/m³至100J/m³，或65J/m³至95J/m³的韌性。

此外，根據本發明一實施例的聚乙烯紗線具有超過4g/d且低於6g/d的抗拉強度、15g/d至80g/d拉力模數、14%至55%的斷裂伸長率、以及60%至85%的結晶度。較佳地，聚乙烯紗線具有4.5g/d至5.5g/d的抗拉強度、40g/d至60g/d拉力模數、20%至35%的斷裂伸長率、以及70%至80%的結晶度。

如果抗拉強度超過6g/d，拉力模數超過80g/d，或斷裂伸長率小於14%時，不僅聚乙烯紗線的可織性不好，且利用該紗線織造的布過分硬挺，令使用者感到不適。反之，如果拉伸強度為4g/d以下，拉力模數小於15g/d，或斷裂伸長率超過55%時，當使用者持續使用由這種聚乙烯紗線織造的布時，可能會在該布上產生起球(pill)，甚至會發生該布破損。

如果聚乙烯紗線的結晶度小於60%時，其熱傳導率低，由此製造的布無法為使用者提供充分的冷感。即，由於聚乙烯紗線具有60%至85%的結晶度，因此利用此製造的皮膚冷感布可以在20℃下具有於厚度方向上0.0001W/cm．℃以上的熱傳導率、於厚度方向上0.001W/cm²．℃的熱傳導係數、以及0.1W/cm²以上的接觸冷感(Q_max)。

根據本發明一實施例的聚乙烯紗線具有50,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)、以及5至9、或5.5至7.0的多分散性指數(Polydispersity Index,PDI)。

多分散性指數(PDI)為重量平均分子量(Mw)對數量平均分子量(Mn)的比例(Mw/Mn)，其也稱為分子量分佈指數(MWD)。聚乙烯紗線的重量平均分子量(Mw)及多分散性指數(PDI)與用作原材料的聚乙烯的物理特性有密切關聯。

本發明的聚乙烯紗線可以具有1至5的DPF(單絲丹尼數)。即，該聚乙烯紗線可以包含每一條均具有1丹尼至5丹尼纖度的複數條絲。此外，本發明的聚乙烯紗線可以具有75丹尼至450丹尼的總纖度。

在具有預定的總纖度的聚乙烯紗線中，如果各條絲的纖度超過5丹尼時，由聚乙烯紗線製成的布的平滑性不足，且與身體的接觸面積變小，因而由此不能為使用者提供充分的冷感。通常，DPF可以透過紡嘴的各孔的吐出量(以下稱為單孔吐出量)和拉伸比來調節。

本發明的聚乙烯紗線可以具有圓形(circular)截面或非圓形(non-circular)截面，但考慮到能為使用者提供均一的冷感這一點，理想的是具有圓形截面。

由上述的聚乙烯紗線製造之本發明的皮膚冷感布可以是具有75g/m²至800g/m²的單位面積重量(即面密度)的織物(woven fabric)或編物(knitted fabric)。如果布的面密度小於75g/m²時，布的稠密度不足，且布中存在很多空隙，這些空隙降低了布的冷感。反之，如果布的面密度超過800g/m²時，由於過度稠密的布結構，導致布非常硬挺，造成使用者所感受到之觸感方面的問題，且由於高重量而導致使用上的問題。

根據本發明的一實施例，本發明的皮膚冷感布可以是具有根據以下式1定義之400至2,000的編織覆蓋係數的布。

[式1]CF=(W_D*W_T ^1/2)+(F_D*F_T ^1/2)

上式1中，CF是編織覆蓋係數，W_D是經絲密度(ea/inch)，W_T是經絲纖度(denier)，F_D是緯絲密度(ea/inch)，以及F_T是緯絲纖度(denier)。

如果編織覆蓋係數小於400時，有布的稠密度不足的問題，且由於布存在太多空隙，降低了布的冷感。反之，如果編織覆蓋係數超過2000時，布結構過度稠密，布觸感變壞，且由於高重量而誘發使用上的問題。

本發明的皮膚冷感布具有在20℃下：(i)於厚度方向上0.0001W/cm．℃以上、或0.0003W/cm．℃至0.0005W/cm．℃的熱傳導率；(ii)於厚度方向上0.001W/cm²．℃以上、或0.01W/cm²．℃至0.02W/cm²．℃的熱傳導係數；以及(iii)0.1W/cm²以上、或0.1W/cm²至0.3W/cm²、或0.1W/cm²至0.2W/cm²的接觸冷感(Q_max)。布的熱傳導率、熱傳導係數及接觸冷感(Q_max)的測定方法將於後述。

根據ASTM D 4970-07測定之本發明的皮膚冷感布的抗起球性為4級以上，根據KS K ISO 12947-2：2014規定的馬丁代爾方法(Martindale method)測定之本發明的皮膚冷感布的耐磨性是5000次循環以上。

為了製造具有前述的強伸度特性、韌性、抗拉強度、拉力模數、斷裂伸長率及結晶度的聚乙烯紗線，不僅應精確地控制諸如(i)紡紗溫度、(ii)紡嘴的L/D、(iii)從熔融的聚乙烯的紡嘴的吐出線速度、(iv)從紡嘴至多段拉伸部(具體地，多段拉伸部的第一個導絲輥)的距離、(v)冷卻條件、以及(vi)紡紗速度等製程因數，還需選擇具有適於本發明之具有物理特性的原料。

下面，參照圖1詳細說明製造本發明之皮膚冷感布用聚乙烯紗線的方法。

首先，將片(chip)狀的聚乙烯投入擠壓機(extruder)100中並進行熔融。

作為本發明的聚乙烯紗線的製造所使用的原料的聚乙烯具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度、50,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)、以及6g/10min至21g/10min的熔融指數(MI)(在190℃)。此外，考慮到在紡紗過程中多分散性指數可能會減少，用作原料的本發明的聚乙烯具有些許高於目標多分散性指數(即，紗線的多分散性指數)的5.5至9的多分散性指數(PDI)。

為了製造具有高冷感的布，聚乙烯紗線需要具有60%至85%的高結晶度，且為了製造具有如此高結晶度的聚乙烯紗線，理想的是使用具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度的高密度聚乙烯(HDPE)。

當用作原料的聚乙烯的重量平均分子量(Mn)小於50,000g/mol時，最終得到的聚乙烯紗線無法具有超過4g/d的抗拉強度和15g/d以上的拉力模數，結果可能會在布上產生起球。反之，當聚乙烯的重量平均分子量(Mw)超過99,000g/mol時，由於過高的抗拉強度和拉力模數導致聚乙烯紗線的可織性不好，剛性過高，因而不適合在以與使用者皮膚接觸為前提的皮膚冷感布的製造中使用。

當用作原料的聚乙烯的多分散性指數(PDI)小於5.5時，由於相對窄的分子量分佈而流動性不好，且熔融壓出時加工性降低，會導致紡紗製程中吐出不均勻所引起的斷絲。反之，當HDPE的PDI超過9時，由於寬分子量分佈而提高了在熔融壓出時的熔融流動性和加工性，但含有過多低分子量聚乙烯，使得最終得到的聚乙烯紗線難以具有4g/d以上的抗拉強度和15g/d以上的拉力模數，其結果可能會容易在布上產生起球。

當用作原料的聚乙烯的熔融指數(MI)小於6g/10min時，由於熔融的聚乙烯的高黏度和低流動性，難以確保在擠壓機100內的順暢流動、且擠出物的均一性及加工性降低，因而增加了紡紗製程中斷絲的風險。反之，當聚乙烯熔融指數(MI)超過21g/10min時，在擠壓機100內的流動相對順暢，但最終得到的聚乙烯紗線可能難以具有超過4g/d的抗拉強度和15g/d以上的拉力模數。

可選地，可以將氟系聚合物添加到聚乙烯中。

作為添加氟系聚合物的方法可以提到：(i)一種將含有聚乙烯和氟系聚合物的母料(master batch)與聚乙烯片一同投入擠壓機100中，接著在其內熔融它們的方法；或(ii)一種將聚乙烯片投入擠壓機100中的同時透過側進料器(side feeder)將氟系聚合物投入擠壓機100中，然後一同熔融它們的方法。

藉由將氟系聚合物添加至聚乙烯中，可以進一步抑制紡紗製程和多段拉伸製程中的斷絲發生，且因此可以進一步地提高生產性。作為非限定性的一例，添加至聚乙烯中的氟系聚合物可以是四氟乙烯聚合物。該氟系聚合物可以以使在最終所製造的紗線中氟(fluorine)的含量為50ppm至2500ppm的量添加到聚乙烯中。

在具有前述物理特性的聚乙烯投入到擠出機100中並進行熔融之後，熔融的聚乙烯透過擠壓機100內的螺桿(圖未示出)運送至紡嘴200，並透過形成在紡嘴200中的複數個孔擠出。

紡嘴200中的孔數可以根據所製造的紗線的總纖度決定。例如，當製造具有75丹尼的總纖度的紗線時，紡嘴200可以具有20至75個孔。另外，當製造具有450丹尼總纖度紗線時，紡嘴200可以具有90至450個孔，較佳具有100至400個孔。

在擠出機100內的熔融步驟及透過紡嘴200的擠出步驟較佳在150℃至315℃，再較佳在250℃至315℃，更佳在265℃至310℃進行。即，擠出機100和紡嘴200的溫度較佳維持在150℃至315℃，再較佳在250℃至315℃，更佳在265℃至310℃。

當紡紗溫度小於150℃時，由於紡紗溫度低，使得可能無法均勻熔融聚乙烯，因此紡紗可能有困難。反之，當紡紗溫度超過315℃時，可能引起聚乙烯的熱分解，並可能難以表現出想要的強度。

紡嘴200的孔長度(L)對孔直徑(D)的比例L/D可以為3至40。當L/D小於3時，熔融擠出時發生模頭膨脹(die swell)現象，且聚乙烯的彈性行為的控制變得困難，因此造成紡紗性不好。另外，當L/D超過40時，可能會由於由通過紡嘴200之熔融聚乙烯的頸縮(necking)現象所引起的斷絲及壓降而發生一擠出不均勻現象。

隨著熔融聚乙烯從紡嘴200的孔擠出，由於紡紗溫度與室溫之間的差異，該聚乙烯開始固化，且同時形成半固化狀態的絲11。在本說明書中，將半固化狀態的絲和完全固化的絲統稱為「絲」。

複數條絲11在驟冷部(quenching zone)300冷卻而完全固化。絲11的冷卻可以透過空氣冷卻方法進行。

在驟冷部300中，絲11的冷卻較佳利用具有0.2m/sec至1m/sec的風速的冷卻空氣進行，以冷卻至15℃至40℃。當冷卻溫度小於15℃時，由於過冷卻可能導致伸度不足，其可能在拉伸過程中導致斷絲。當冷卻溫度超過40℃時，由於固化不均勻而導致絲11間纖度偏差變大，其可能在拉伸過程中引起斷絲。

接著，冷卻且完全固化的絲11被集束部400集束，以形成複絲10。

如圖1中所示，本發明的方法還可以包括：在形成複絲10之前，利用油輥OR或噴油嘴(oil jet)將冷卻的複絲11塗敷油劑的步驟。該油劑塗敷步驟可以透過計量加油(Metered Oiling,MO)方法進行。

可選地，透過集束部400形成複絲10的步驟和油劑塗敷的步驟可以同時進行。

如圖1所示，本發明的聚乙烯紗線還可以透過直接紡紗拉伸(direct spinning drawing,DSD)製程來製造。即，複絲10直接傳遞到包含複數個導絲輥部(GR1...GRn)的多段拉伸部500，以2.5至8.5，較佳3.5至7.5的總拉伸比來多段短拉伸，然後捲曲到卷線機600上。

作為替代方案，在先將複絲10捲曲為未拉伸絲之後，再將該未拉伸絲拉伸，從而製造本發明的聚乙烯紗線。本發明的聚乙烯紗線可以透過先將聚乙烯熔融紡紗以製造未拉伸絲後，再將該未拉伸絲進行拉伸的二步驟製程來製造。

如果拉伸製程中應用的總拉伸比小於3.5時，特別是小於2.5時，(i)最終得到的聚乙烯紗線無法具有60%以上的結晶度，因此由該紗線製造的布不能為使用者提供充分的冷感，且(ii)該聚乙烯紗線無法具有4g/d以上的抗拉強度、15g/d以上的拉力模數、以及55%以下的斷裂伸長率，結果在由該紗線製造的布上可能產生起球。

反之，當拉伸比超過7.5時，特別是超過8.5時，最終得到的聚乙烯紗線無法具有6g/d以下的抗拉強度、80g/d以下的拉力模數、以及14%以上的斷裂伸長率，因此，不僅聚乙烯紗線的可織性不好，而且利用該紗線製造的布過分硬挺，因而導致使用者感到不適。

如果確定本發明的熔融紡紗的紡紗速度的第一導絲輥部(GR1)的線速度被決定，可以適當地決定其餘導絲輥部的線速度，使得在多段拉伸部500中，能施加2.5至8.5，較佳3.5至7.5的總拉伸比於複絲10。

根據本發明的一實施例，藉由適當地設定多段拉伸部500的導絲輥部(GR1...GRn)的溫度在40℃至140℃的範圍內，可以透過多段拉伸部500進行聚乙烯紗線的熱定型(heat-setting)。

例如，第一個導絲輥部(GR1)的溫度可以為40℃至80℃，最後一個導絲輥部(GRn)的溫度可以為110℃至140℃。除第一個和最後一個導絲輥部(GR1、GRn)之外的其餘導絲輥部各自的溫度可以設定為相同或較高於其前一個導絲輥部的溫度。最後一個導絲輥部(GRn)的溫度可以設定為相同或較高於其前一個導絲輥部的溫度，但也可以設定為比其溫度較低一些。

透過多段拉伸部500同時實施複絲10的多段拉伸和熱定型，且將多段拉伸的複絲10捲繞到卷線機600上，從而完成本發明的皮膚冷感布用聚乙烯紗線。

下面通過具體實施例進一步詳細說明本發明。但，下列實施例僅是為了幫助理解本發明，本發明的權利範圍並不限於此。

實施例1

利用圖1所示的裝置，製造包含200條絲且總纖度為400丹尼的聚乙烯紗線。具體地，將具有0.961g/cm³的密度、87,660g/mol的重量平均分子量(Mw)、6.4的多分散性指數(PDI)、以及11.9g/10min的熔融指數(在190℃的MI)的聚乙烯片投入擠壓機100中並進行熔融。透過具有200個孔的紡嘴200將熔融聚乙烯擠出。紡嘴200的孔長度(L)對孔直徑(D)比L/D為6。紡嘴溫度為265℃。

在從紡嘴200擠出時所形成的絲11在驟冷部300中由0.45m/sec風速的冷卻空氣最終冷卻至30℃，透過集束機400集束為複絲10，並移動至多段拉伸部500。

多段拉伸部500共由五段導絲輥構成，導絲輥的溫度設定為70℃至115℃，且後段的導絲輥的溫度可以設定為相同或較高於其前一個導絲輥溫度。

複絲10透過多段拉伸部500以總拉伸比7.5進行拉伸之後，捲曲到卷線機600上，從而得到聚乙烯紗線。

實施例2

除了使用具有0.958g/cm³的密度、98,290g/mol的重量平均分子量(Mw)、8.4的多分散性指數(PDI)、以及6.1g/10min的熔融指數(在190℃的MI)的聚乙烯片，且紡嘴溫度為275℃之外，以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。

實施例3

除了使用具有0.948g/cm³的密度、78,620g/mol的重量平均分子量(Mw)、8.2的多分散性指數(PDI)、以及15.5g/10min的熔融指數(在190℃的MI)的聚乙烯片，紡嘴溫度為255℃，且總拉伸比為6.8之外，以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。

比較例1

除了使用具有0.962g/cm³的密度、98,550g/mol的重量平均分子量(Mw)、4.9的多分散性指數(PDI)及6.1g/10min的熔融指數(在190℃的MI)的聚乙烯片，且紡嘴溫度為285℃之外，其他以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。

比較例2

除了使用具有0.961g/cm³的密度、98,230g/mol的重量平均分子量(Mw)、7.0的多分散性指數(PDI)、以及2.9g/10min的熔融指數(在190℃的MI)的聚乙烯片，紡嘴溫度為290℃，且總拉伸比為8.6之外，以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。

比較例3

除了使用具有0.961g/cm³的密度、180,550g/mol的重量平均分子量(Mw)、6.4的多分散性指數(PDI)、以及0.6g/10min的熔融指數(190℃的MI)的聚乙烯片，紡嘴溫度為300℃，透過由總共八段的導絲輥構成的多段拉伸部500以總拉伸比為14拉伸，且導絲輥的溫度為75℃至125℃之外，以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。

實驗例1

對由實施例1至3和比較例1至3分別製造的聚乙烯紗線的強度拉伸特性、韌性、抗拉強度、拉力模數、斷裂伸長率、結晶度、以及多分散性指數(PDI)進行如下測定，測定結果示於以下表1和表2。

(1)聚乙烯紗線的強度拉伸特性、抗拉強度、拉力模數、斷裂伸長率及韌性

按照ASTM D885方法，使用英斯特朗公司(Instron Engineering Corp,Canton,Mass)的萬能拉伸試驗機得到聚乙烯紗線在室溫下的強度曲線(x軸：伸度；y軸：強度)(樣品長度：250mm，拉伸速度：300mm/min，且初始負荷(load)：0.05g/d)。

透過該強伸曲線分別求出聚乙烯紗線的「1g/d強度處的伸度」、「3g/d強度處的伸度」、「4g/d強度處的伸度與最大強度處的伸度之間的差」、抗拉強度、拉力模數、以及斷裂伸長率。此外，藉由透過積分計算該強伸曲線(x軸：伸度；y軸：強度)與x軸之間的面積，從而求得聚乙烯紗線的韌性。

(2)聚乙烯紗線的結晶度

利用XRD儀器(X-ray Diffractometer)(製造商：PANalytical公司，型號：EMPYREAN)測定聚乙烯紗線的結晶度。具體地，將聚乙烯紗線剪切以製備2.5cm長度的樣品，將該樣品固定到樣品架上，然後在下列條件下進行測定。

-光源(X光光源)：Cu-Kα輻射

-電力(Power)：45KV x 25mA

-模式：連續掃描模式

-掃描角度範圍：10°~40°

-掃描速度：0.1°/sec

(3)聚乙烯紗線的多分散性指數(PDI)

將聚乙烯紗線完全溶解於下列溶劑之後，利用以下凝膠滲透色譜(GPC)分別測定該聚乙烯的重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)，然後算出重量平均分子量(Mw)對數量平均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)，從而求得聚乙烯紗線的多分散性指數(PDI)。

-分析儀器：PL-GPC 220系統

-色譜柱：2×PLGEL MIXED-B(7.5×300mm)

-柱溫：160℃

-溶劑：三氯苯(TCB)+0.04wt%四定基羥基甲苯(BHT)(在以0.1% CaCl₂乾燥之後)

-溶解條件：160℃，1至4小時，溶解後測定通過玻璃篩檢程式(0.7μm)的溶液

-注射器、偵測器溫度：160℃

-偵測器：折射率偵測器

-流速：1.0ml/min

-注入量：200μl

-標準試樣：聚苯乙烯

【表1】

【表2】

實施例4

使用上述實施例1的聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，從而製造具有經絲密度為30ea/inch、緯絲密度為30ea/inch的布。

實施例5

除了使用上述實施例2的聚乙烯紗線代替實施例1的聚乙烯紗線之外，以與上述實施例4相同的方法製造布。

實施例6

除了使用上述實施例3的聚乙烯紗線代替實施例1的聚乙烯紗線之外，以與上述實施例4相同的方法製造布。

比較例4

除了使用上述比較例1的聚乙烯紗線代替實施例1的聚乙烯紗線之外，以與上述實施例4相同的方法製造布。

比較例5

除了使用上述比較例2的聚乙烯紗線代替實施例1的聚乙烯紗線之外，以與上述實施例4相同的方法製造布。

比較例6

除了使用上述比較例3的聚乙烯紗線代替實施例1的聚乙烯紗線之外，以與上述實施例4相同的方法製造布。

實驗例2

按照下列方法分別測定由上述實施例4至6和比較例4至6製造的織物(布)的接觸冷感(Q_max)、熱傳導率(厚度方向)、熱傳導係數(厚度方向)、抗起球性、耐磨性、以及剛性，將其結果示於以下表3和表4。

(1)布的接觸冷感(Q_max)

準備具有20cm×20cm尺寸的布樣品，然後在20±2℃的溫度及65±2%的RH條件下放置24小時。接著，在20±2℃溫度和65±2%的RH測試環境下，利用KES-F7 THERMO LABO Ⅱ(Kato Tech Co.,LTD.)裝置測定該布的接觸冷感(Q_max)。

具體地，如圖2所示，將布樣品23放置在維持20℃的底板(也稱為冷板(Water-Box))21上，且將加熱至30℃的熱板(T-Box)22a(接觸面積：3cm×3cm)放置在布樣品23上僅1秒鐘。即，一面與底板21接觸的布樣品23的另一面與T-Box 22a瞬間接觸。透過T-Box 22a向布樣品23施加的接觸壓力為6gf/cm²。接著，記錄顯示在連接至該裝置的顯示器(圖未示出)上的Q_max值。上述的測試重複10次，算出所得到的Q_max值的算術平均值。

(2)布的熱傳導率及熱傳導係數

準備具有20cm×20cm尺寸的布樣品後，在20±2℃的溫度及65±2%的RH條件下放置24小時。接著，在20±2℃溫度和65±2%的RH測試環境下，利用KES-F7 THERMO LABO Ⅱ(Kato Tech Co.,LTD.)裝置測定該布的熱傳導率及熱傳導係數。

具體地，如圖3所示，將布樣品23放置在維持20℃的底板21上，且將加熱至30℃的熱源台(BT-Box)22b(接觸面積：5cm×5cm)放置在布樣品23上1分鐘。即使在BT-Box 22b接觸布樣品23時，持續向BT-Box 22b供熱以使其溫度維持在30℃。維持BT-Box 22b的溫度而供給的熱量(即，熱流損失(heat flow loss))顯示在連接到該裝置的顯示器(圖未示出)上。如上所述的測試重複5次，算出所得到的熱流損失值的算術平均值。接著，利用下列式2和式3算出該布的熱傳導率和熱傳導係數。

[式2]K=(W*D)/(A*△T)

[式3]k=K/D

其中，K是熱傳導率(W/cm．℃)，D是布樣品23的厚度(cm)，A是與BT-Box 22b的接觸面積(=25cm²)，△T是布樣品23的兩面的溫度差(=10℃)，W是熱流損失(Watt)，以及k是熱傳導係數(W/cm²．℃)。

(3)布的剛性(stiffness)

根據ASTM D 4032，利用剛性測定裝置，透過圓形彎曲(Circular Bend)法測定該布的剛性。剛性(kgf)越低，布越柔軟。

(4)布的抗起球性

按照ASTM D 4970-07，利用馬丁代爾試驗儀(Martindale teste)測定該布的抗起球性(摩擦運動次數：總共200次。抗起球等級標準如下。

-1級：起球非常嚴重

-2級：起球嚴重

-3級：中度起球

-4級：略有起球

-5級：完全沒有起球

(5)布的耐磨性

按照KS K ISO 12947-2：2014所規定的馬丁代爾方法(Martindale method)，利用馬丁代爾試驗儀(Martindale tester)測定該布的耐磨性。具體地，測定直至該布中的兩條線斷裂為止的循環次數(cycles)。

【表3】

【表4】