TWI751874B - 熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法 - Google Patents

熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI751874B
TWI751874B TW109147104A TW109147104A TWI751874B TW I751874 B TWI751874 B TW I751874B TW 109147104 A TW109147104 A TW 109147104A TW 109147104 A TW109147104 A TW 109147104A TW I751874 B TWI751874 B TW I751874B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thermoplastic polyurethane
optical fiber
skin layer
refractive index
core layer
Prior art date
Application number
TW109147104A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202227254A (zh
Inventor
林至逸
鄭國光
楊高隆
蔡孟修
Original Assignee
三芳化學工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三芳化學工業股份有限公司 filed Critical 三芳化學工業股份有限公司
Priority to TW109147104A priority Critical patent/TWI751874B/zh
Priority to CN202110613297.9A priority patent/CN114690307A/zh
Priority to US17/563,806 priority patent/US20220206212A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI751874B publication Critical patent/TWI751874B/zh
Publication of TW202227254A publication Critical patent/TW202227254A/zh

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/70—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyurethanes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02033—Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/16—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
    • B29C48/18—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers
    • B29C48/21—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers the layers being joined at their surfaces
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/16—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0075—Light guides, optical cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Abstract

本發明係關於一種熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法。該熱塑性聚氨酯導光纖維包括：一熱塑性聚氨酯芯層及一熱塑性聚氨酯皮層。該熱塑性聚氨酯芯層具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7。該熱塑性聚氨酯皮層包覆該熱塑性聚氨酯芯層，該熱塑性聚氨酯皮層具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48。因此，本發明之該熱塑性聚氨酯導光纖維可提高有效導光距離，並具柔軟性，同時可撓屈性佳，且延伸性佳，其纖維細度範圍大。並且，該熱塑性聚氨酯導光纖維易於加工。

Description

熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法
本發明關於一種熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法。
習知光導纖維常使用高折射率材料，如石英玻璃，但由於石英玻璃具高透性，亦即為高非結晶材料，因此呈現脆性，所以撓屈性不佳，同時纖維硬挺，不適合織造成紡織品，居多以纜線型態，僅能作為資料傳輸使用。
因此，有必要提供一創新且具進步性之熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法，以解決上述習知缺失。
本發明係關於一種熱塑性聚氨酯導光纖維。在一實施例中，該熱塑性聚氨酯導光纖維包括：一熱塑性聚氨酯(TPU)芯層及一熱塑性聚氨酯皮層。該熱塑性聚氨酯芯層具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7。該熱塑性聚氨酯皮層包覆該熱塑性聚氨酯芯層，該熱塑性聚氨酯皮層具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48。
本發明係關於一種熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法。在一實施例中，該熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法包括以下步驟：製備一熔融態熱塑性聚氨酯芯層，其具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7；製備一熔融態熱塑性聚氨酯皮層，其具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48；複合該熔融態熱塑性聚氨酯芯層及該熔融態熱塑性聚氨酯皮層，使該熱塑性聚氨酯皮層包覆該熱塑性聚氨酯芯層，為熱塑性聚氨酯導光纖維；及延伸及定型該熱塑性聚氨酯導光纖維。
圖1顯示本發明一實施例熱塑性聚氨酯導光纖維之剖面示意圖。圖2顯示本發明一實施例熱塑性聚氨酯導光纖維之側面示意圖。配合參閱圖1及圖2，在一實施例中，本發明之熱塑性聚氨酯導光纖維10包括：一熱塑性聚氨酯芯層11及一熱塑性聚氨酯皮層12。本發明之熱塑性聚氨酯導光纖維10係完全以熱塑性聚氨酯（TPU）製成，可適用於紡織品織造使用，但不限於上述，亦可應用於各行業之製造。
在一實施例中，該熱塑性聚氨酯芯層11具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7。該熱塑性聚氨酯皮層12包覆該熱塑性聚氨酯芯層11，該熱塑性聚氨酯皮層12具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48。於該熱塑性聚氨酯芯層11外包覆該熱塑性聚氨酯芯層12，且該熱塑性聚氨酯皮層12之該第二折射率可小於該熱塑性聚氨酯芯層11之該第一折射率，可使光線不會散射出，以提高有效導光距離。
在一實施例中，該熱塑性聚氨酯芯層11與該熱塑性聚氨酯皮層12之重量比為3：7~7：3。在一實施例中，該熱塑性聚氨酯皮層11之重量比為40％~70％。
在一實施例中，該熱塑性聚氨酯導光纖維10之纖維細度為75 den~ 3000 den。在一實施例中，該熱塑性聚氨酯導光纖維10之纖維細度為900 den~ 2500 den。由於該熱塑性聚氨酯導光纖維10為完全100％由熱塑性聚氨酯製成，因此該熱塑性聚氨酯導光纖維10特別柔軟，具柔軟性，同時可撓屈性佳，且延伸性佳，其纖維細度範圍大。並且，熱塑性聚氨酯為熱塑性高分子，該熱塑性聚氨酯導光纖維10易於加工。該熱塑性聚氨酯導光纖維10可應用於梭織及針織等織造製程。
在一實施例中，該熱塑性聚氨酯皮層12可具一設定顏色。在一實施例中，該熱塑性聚氨酯芯層11亦可具一設定顏色。
在一實施例中，本發明之該熱塑性聚氨酯導光纖維可為單絲或多絲，多絲係為包括數個該熱塑性聚氨酯導光纖維10。
因此，本發明之該熱塑性聚氨酯導光纖維10可提高有效導光距離，並具柔軟性，同時可撓屈性佳，且延伸性佳，其纖維細度範圍大。並且，該熱塑性聚氨酯導光纖維10易於加工。
圖3顯示本發明一實施例熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法流程示意圖。配合參考圖1及圖3，首先參考步驟S31，製備一熔融態熱塑性聚氨酯芯層，其具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7。
在一實施例中，在製備該熔融態熱塑性聚氨酯芯層之步驟中，另包括利用熱塑性聚氨酯芯層粒子，其熔點為160℃，其蕭式硬度為85A，熔融流動指數為20，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下；再包括利用一第一押出機熔融該熱塑性聚氨酯粒子之步驟，該第一押出機之熔融溫度從入料口至出料口為100℃~230℃。
參考步驟S32，製備一熔融態熱塑性聚氨酯皮層，其具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48。
在一實施例中，在製備該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之步驟中，另包括利用熱塑性聚氨酯皮層粒子，其熔點為100℃~200℃，其蕭式硬度為40D~70D或60A~100A，熔融流動指數為6~20，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下；再包括利用一第二押出機熔融該熱塑性聚氨酯粒子之步驟，該第二押出機之熔融溫度從入料口至出料口為100℃~230℃。
在一實施例中，在製備該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之步驟中，另包括利用熱塑性聚氨酯皮層粒子，其熔點為100℃~200℃，其蕭式硬度為40D~70D或60A~100A，熔融流動指數為6~20，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下；及另包括利用具設定顏色之熱塑性聚氨酯粒子，其熔點為100℃~200℃，其蕭式硬度為60A~100A，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下，與該經處理之熱塑性聚氨酯皮層粒子混合；再包括利用一第二押出機熔融該熱塑性聚氨酯皮層粒子及該具設定顏色之熱塑性聚氨酯粒子之步驟，該第二押出機之熔融溫度從入料口至出料口為100℃~230℃。
參考步驟S33，複合該熔融態熱塑性聚氨酯芯層及該熔融態熱塑性聚氨酯皮層，使該熱塑性聚氨酯皮層包覆該熱塑性聚氨酯芯層，為熱塑性聚氨酯導光纖維。
在一實施例中，在複合該熔融態熱塑性聚氨酯芯層及該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之步驟中，利用一第一紡絲計量泵控制該熔融態熱塑性聚氨酯芯層之輸送量，利用一第二紡絲計量泵控制該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之輸送量，該熱塑性聚氨酯芯層與該熱塑性聚氨酯皮層之重量比為3：7~7：3之間。
參考步驟S34，延伸及定型該熱塑性聚氨酯導光纖維。在一實施例中，在延伸及定型該熱塑性聚氨酯導光纖維之步驟，係利用數個延伸羅拉將該熱塑性聚氨酯導光纖維延伸及定型。
因此，利用本發明熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，無須使用任何有害環境的溶劑，以符合環保之要求，且本發明利用熔融紡絲製程即可製作本發明之熱塑性聚氨酯導光纖維，工序簡單，以節省繁複的製程及時間，可提高製造效率。 [ 發明例 1]
使用複絲熔融紡絲設備，並準備熱塑性聚氨酯芯層粒子，其折射率1.51，蕭式硬度85A，熔點160℃，熔融流動指數為20(210℃/2.16kg)，經一乾燥筒以90℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第一押出機，該第一押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為150℃、185℃、190℃，熔融熱塑性聚氨酯芯層後再經過一第一紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯芯層輸送進一紡絲箱。
準備熱塑性聚氨酯皮層粒子，其折射率1.48，蕭式硬度60D，熔點190℃，熔融流動指數為6(210℃/2.16kg)，經一乾燥筒以100℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第二押出機，該第二押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為170℃、195℃、210℃，熔融熱塑性聚氨酯皮層後經過一第二紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯皮層輸送進該紡絲箱。
前述折射率1.51之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.48之熔融態熱塑性聚氨酯皮層，分別經由第一紡絲計量泵及第二紡絲計量泵，以控制輸送量，使折射率1.51之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.48 之熔融態熱塑性聚氨酯皮層之重量複合比為30：70，之後在蕊鞘紡絲組件中複合，形成熱塑性聚氨酯導光纖維。
然後經一冷卻風區段，風溫為23℃，相對濕度為82%之冷卻風將熱塑性聚氨酯導光纖維予以冷卻。再經過第一延伸羅拉，第一延伸羅拉的表面線速度為920m/min，然後再經過第二延伸羅拉，第二延伸羅拉的表面線速度為2200m/min，同時第二延伸羅拉的表面溫度為90℃，使熱塑性聚氨酯導光纖維進行2.39倍之牽伸，再經過第三延伸羅拉，第三延伸羅拉的表面線速度為2320m/min，同時第三延伸羅拉的表面溫度為95℃，將熱塑性聚氨酯導光纖維予以熱縮定型。之後進入一卷繞機，卷繞機的速度為2360m/min，將熱塑性聚氨酯導光纖維卷繞成絲餅。
該熱塑性聚氨酯導光纖維之物性為：纖維細度150d/24f，強度2.6g/d（ASTM D3822），斷裂伸長率85%（ASTM D3822）。經測試，將該熱塑性聚氨酯導光纖維之一端，於其橫切面連接一白色LED發光源體，該LED亮度為1000微燭光(mcd)。另將該熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端連接採用2048元素偵測器之光度計。光度計可在熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端檢測出光線，即有效導光的熱塑性聚氨酯導光纖維長度最長可達到11m。 [ 發明例 2]
使用複絲熔融紡絲設備，並準備熱塑性聚氨酯芯層粒子，其折射率1.51，蕭式硬度85A，熔點160℃，熔融流動指數為20(210℃/2.16kg)，經一乾燥筒以90℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第一押出機，該第一押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為150℃、185℃、190℃，熔融熱塑性聚氨酯芯層後再經過一第一紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯芯層輸送進一紡絲箱。
準備熱塑性聚氨酯皮層粒子，其折射率1.48，蕭式硬度92A，熔點158℃，熔融流動指數為16(190℃/2.16kg)，經一乾燥筒以80℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第二押出機，該第二押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為170℃、190℃、195℃，熔融熱塑性聚氨酯皮層後經過一第二紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯皮層輸送進該紡絲箱。
前述折射率1.51之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.48之熔融態熱塑性聚氨酯皮層，分別經由第一紡絲計量泵及第二紡絲計量泵，以控制輸送量，使折射率1.51之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.48 之熔融態熱塑性聚氨酯皮層之重量複合比為50：50，之後在蕊鞘紡絲組件中複合，形成熱塑性聚氨酯導光纖維。
然後經一冷卻風區段，風溫為21℃，相對濕度為85%之冷卻風將熱塑性聚氨酯導光纖維予以冷卻。再經過第一延伸羅拉，第一延伸羅拉的表面線速度為830m/min，然後再經過第二延伸羅拉，第二延伸羅拉的表面線速度為1950m/min，同時第二延伸羅拉的表面溫度為70℃，再經過第三延伸羅拉，第三延伸羅拉的表面線速度為2200m/min，同時第三延伸羅拉的表面溫度為85℃，將熱塑性聚氨酯導光纖維予以熱縮定型。之後進入一卷繞機，卷繞機的速度為2280m/min，將熱塑性聚氨酯導光纖維卷繞成絲餅。
該熱塑性聚氨酯導光纖維之物性為：纖維細度75d/72f，強度2.0g/d，斷裂伸長率76%。經測試，將該熱塑性聚氨酯導光纖維之一端，於其橫切面連接一白色LED發光源體，該LED亮度為1000微燭光(mcd)。另將該熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端連接採用2048元素偵測器之光度計。光度計可在熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端檢測出光線，即有效導光的熱塑性聚氨酯導光纖維長度最長可達到9m。 [ 發明例 3]
使用單絲熔融紡絲設備，並準備熱塑性聚氨酯芯層粒子，其折射率1.52，蕭式硬度85A，熔點160℃，熔融流動指數為20(210℃/2.16kg)，經一乾燥筒以90℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第一押出機，該第一押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為145℃、150℃、185℃、185℃，熔融熱塑性聚氨酯芯層後再經過一第一紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯芯層輸送進一紡絲箱。
準備熱塑性聚氨酯皮層粒子，其折射率1.48，蕭式硬度45D，熔點175℃，熔融流動指數為19(190℃/2.16kg)，經一乾燥筒以80℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第二押出機，該第二押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為140℃、170℃、190℃、190℃，熔融熱塑性聚氨酯皮層後經過一第二紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯皮層輸送進該紡絲箱。
前述折射率1.52之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.48之熔融態熱塑性聚氨酯皮層，分別經由第一紡絲計量泵及第二紡絲計量泵，以控制輸送量，使折射率1.52之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.48 之熔融態熱塑性聚氨酯皮層之重量複合比為65：35，之後在蕊鞘紡絲組件中複合，形成熱塑性聚氨酯導光纖維。
然後經一冷卻水區段，水溫為16℃，將熱塑性聚氨酯導光纖維予以冷卻。再經過第一延伸羅拉，第一延伸羅拉的表面線速度為30m/min，再經過一第一熱水槽，水溫為60℃，然後再經過第二延伸羅拉，第二延伸羅拉的表面線速度為85m/min，使熱塑性聚氨酯導光纖維進行2.83倍之牽伸，再經過一第一熱風區，熱風風溫為75℃，然後再經過第三延伸羅拉，第三延伸羅拉的表面線速度為110m/min，使熱塑性聚氨酯導光纖維進行1.47倍之牽伸，再經過一第二熱風區，熱風風溫為85℃，然後再經過第四延伸羅拉，第四延伸羅拉的表面線速度為115m/min，將熱塑性聚氨酯導光纖維予以熱縮定型。之後進入一卷繞機，卷繞機的速度為118m/min，將熱塑性聚氨酯導光纖維卷繞成絲餅。
該熱塑性聚氨酯導光纖維之物性為：纖維細度600d/1f，強度2.3g/d，斷裂伸長率90%。經測試，將該熱塑性聚氨酯導光纖維之一端，於其橫切面連接一白色LED發光源體，該LED亮度為1000微燭光(mcd)。另將該熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端連接採用2048元素偵測器之光度計。光度計可在熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端檢測出光線，即有效導光的熱塑性聚氨酯導光纖維長度最長可達到13m。 [ 發明例 4]
使用單絲熔融紡絲設備，並準備熱塑性聚氨酯芯層粒子，其折射率1.53，蕭式硬度85A，熔點160℃，熔融流動指數為20(210℃/2.16kg)，經一乾燥筒以90℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。然後輸送至一第一押出機，該第一押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為145℃、150℃、185℃、185℃，熔融熱塑性聚氨酯芯層後再經過一第一紡絲計量泵，將熔融態熱塑性聚氨酯芯層輸送進一紡絲箱。
準備熱塑性聚氨酯皮層粒子，其折射率1.46，蕭式硬度70A，熔點155℃，熔融流動指數為17(190℃/2.16kg)，經一乾燥筒以80℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下。再準備銀色功能性熱塑性聚氨酯母粒，該功能性熱塑性聚氨酯母粒的銀色粉體含量為15%，載體為蕭式硬度70A規格，放入另一乾燥筒，以90℃乾燥4小時，以控制含水率在150ppm以下，將折射率1.46之熱塑性聚氨酯皮層粒子與銀色功能性熱塑性聚氨酯母粒，以重量百分比97：3混合均勻後，一起輸送至一第二押出機，該第二押出機從入料口到出料口，操作溫度設定為135℃、160℃、175℃、175℃，熔融熱塑性聚氨酯皮層及銀色功能性熱塑性聚氨酯母粒後經過一第二紡絲計量泵，將熔融態銀色熱塑性聚氨酯皮層輸送進該紡絲箱。
前述折射率1.53之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.46之熔融態銀色熱塑性聚氨酯皮層，分別經由第一紡絲計量泵及第二紡絲計量泵，以控制輸送量，使折射率1.53之熔融態熱塑性聚氨酯芯層與折射率1.46 之熔融態熱塑性聚氨酯皮層之重量複合比為70：30，之後在蕊鞘紡絲組件中複合，形成熱塑性聚氨酯導光纖維。
然後經一冷卻水區段，水溫為15℃，將熱塑性聚氨酯導光纖維予以冷卻。再經過第一延伸羅拉，第一延伸羅拉的表面線速度為35m/min，再經過一第一熱水槽，水溫為60℃，然後再經過第二延伸羅拉，第二延伸羅拉的表面線速度為80m/min，使熱塑性聚氨酯導光纖維進行2.28倍之牽伸，再經過一第一熱風區，熱風風溫為72℃，然後再經過第三延伸羅拉，第三延伸羅拉的表面線速度為85m/min，使熱塑性聚氨酯導光纖維進行1.06倍之牽伸，再經過一第二熱風區，熱風風溫為80℃，然後再經過第四延伸羅拉，第四延伸羅拉的表面線速度為90m/min，將熱塑性聚氨酯導光纖維予以熱縮定型。之後進入一卷繞機，卷繞機的速度為92m/min，將熱塑性聚氨酯導光纖維卷繞成絲餅。
該熱塑性聚氨酯導光纖維之物性為：纖維細度1800d/1f，強度1.8g/d，斷裂伸長率103%。經測試，將該熱塑性聚氨酯導光纖維之一端，於其橫切面連接一白色LED發光源體，該LED亮度為1000微燭光(mcd)。另將該熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端連接採用2048元素偵測器之光度計。光度計可在熱塑性聚氨酯導光纖維之另一端檢測出光線，即有效導光的熱塑性聚氨酯導光纖維長度最長可達到16m。
表一係顯示上述發明例之纖維細度及有效導光纖維長度 表一
   發明例1 發明例2 發明例3 發明例4
纖維細度(d/f) 150/24 75/72 600/1 1800/1
有效導光纖維長度(m) 11 9 13 16
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。習於此技術之人士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
10:熱塑性聚氨酯導光纖維 11:熱塑性聚氨酯芯層 12:熱塑性聚氨酯皮層 S31~S34:步驟
圖1顯示本發明一實施例熱塑性聚氨酯導光纖維之剖面示意圖。
圖2顯示本發明一實施例熱塑性聚氨酯導光纖維之側面示意圖。
圖3顯示本發明一實施例熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法流程示意圖。
10:熱塑性聚氨酯導光纖維
11:熱塑性聚氨酯芯層
12:熱塑性聚氨酯皮層

Claims (12)

  1. 一種熱塑性聚氨酯導光纖維，包括： 一熱塑性聚氨酯(TPU)芯層，具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7；及 一熱塑性聚氨酯皮層，包覆該熱塑性聚氨酯芯層，該熱塑性聚氨酯皮層具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48。
  2. 如請求項1之熱塑性聚氨酯導光纖維，其中該熱塑性聚氨酯芯層與該熱塑性聚氨酯皮層之重量比為3：7~7：3之間。
  3. 如請求項2之熱塑性聚氨酯導光纖維，其中該熱塑性聚氨酯皮層之重量比為40％~70％。
  4. 如請求項1之熱塑性聚氨酯導光纖維，其中該熱塑性聚氨酯導光纖維之纖維細度為75 den~ 3000 den。
  5. 如請求項4之熱塑性聚氨酯導光纖維，其中該熱塑性聚氨酯導光纖維之纖維細度為900 den~ 2500 den。
  6. 如請求項1之熱塑性聚氨酯導光纖維，其中該熱塑性聚氨酯皮層具一設定顏色。
  7. 一種熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，包括以下步驟： 製備一熔融態熱塑性聚氨酯芯層，其具有一第一折射率，該第一折射率為1.5~1.7； 製備一熔融態熱塑性聚氨酯皮層，其具有一第二折射率，該第二折射率為1.4~1.48； 複合該熔融態熱塑性聚氨酯芯層及該熔融態熱塑性聚氨酯皮層，使該熱塑性聚氨酯皮層包覆該熱塑性聚氨酯芯層，為熱塑性聚氨酯導光纖維；及 延伸及定型該熱塑性聚氨酯導光纖維。
  8. 如請求項7之熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，其中在製備該熔融態熱塑性聚氨酯芯層之步驟中，另包括利用熱塑性聚氨酯芯層粒子，其熔點為160℃，其蕭式硬度為85A，熔融流動指數為20，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下；再包括利用一第一押出機熔融該熱塑性聚氨酯粒子之步驟，該第一押出機之熔融溫度從入料口至出料口為100℃~230℃。
  9. 如請求項7之熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，其中在製備該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之步驟中，另包括利用熱塑性聚氨酯皮層粒子，其熔點為100℃~200℃，其蕭式硬度為40D~70D或60A~100A，熔融流動指數為6~20，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下；再包括利用一第二押出機熔融該熱塑性聚氨酯粒子之步驟，該第二押出機之熔融溫度從入料口至出料口為100℃~230℃。
  10. 如請求項7之熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，其中在製備該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之步驟中，另包括利用熱塑性聚氨酯皮層粒子，其熔點為100℃~200℃，其蕭式硬度為40D~70D或60A~100A，熔融流動指數為6~20，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下；及另包括利用具設定顏色之熱塑性聚氨酯粒子，其熔點為100℃~200℃，其蕭式硬度為60A~100A，並於一設定乾燥溫度乾燥4小時，使得其含水率為150ppm以下，與該經處理之熱塑性聚氨酯皮層粒子混合；再包括利用一第二押出機熔融該熱塑性聚氨酯皮層粒子及該具設定顏色之熱塑性聚氨酯粒子之步驟，該第二押出機之熔融溫度從入料口至出料口為100℃~230℃。
  11. 如請求項7之熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，其中在複合該熔融態熱塑性聚氨酯芯層及該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之步驟中，利用一第一紡絲計量泵控制該熔融態熱塑性聚氨酯芯層之輸送量，利用一第二紡絲計量泵控制該熔融態熱塑性聚氨酯皮層之輸送量，該熱塑性聚氨酯芯層與該熱塑性聚氨酯皮層之重量比為3：7~7：3之間。
  12. 如請求項7之熱塑性聚氨酯導光纖維之製造方法，其中在延伸及定型該熱塑性聚氨酯導光纖維之步驟，係利用數個延伸羅拉將該熱塑性聚氨酯導光纖維延伸及定型。
TW109147104A 2020-12-31 2020-12-31 熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法 TWI751874B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109147104A TWI751874B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法
CN202110613297.9A CN114690307A (zh) 2020-12-31 2021-06-02 热塑性聚氨酯导光纤维及其制造方法
US17/563,806 US20220206212A1 (en) 2020-12-31 2021-12-28 Tpu optical fiber and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109147104A TWI751874B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI751874B true TWI751874B (zh) 2022-01-01
TW202227254A TW202227254A (zh) 2022-07-16

Family

ID=80809181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109147104A TWI751874B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220206212A1 (zh)
CN (1) CN114690307A (zh)
TW (1) TWI751874B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4836646A (en) * 1988-02-29 1989-06-06 The Dow Chemical Company Plastic optical fiber for in vivo use having a bio-compatible polyureasiloxane copolymer, polyurethane-siloxane copolymer, or polyurethaneureasiloxane copolymer cladding
CN1172038C (zh) * 2001-06-01 2004-10-20 冯鹰 融体直纺聚氨酯弹性纤维的方法
WO2007030891A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-22 Poly Optics Australia Pty Ltd Coloured polyurethane light guides
CN102264792B (zh) * 2008-12-29 2015-09-16 巴斯夫欧洲公司 热塑性聚氨酯制成的光导向装置
CN103568431A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 一种热塑性聚氨酯/纤维复合软布及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220206212A1 (en) 2022-06-30
CN114690307A (zh) 2022-07-01
TW202227254A (zh) 2022-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102560734B (zh) 一种抗氧化增韧改性聚苯硫醚单丝及其制备方法
WO2018199397A1 (ko) 고강도 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 및 그의 제조방법
KR101971849B1 (ko) 열가소성 폴리우레탄 원사
JP2019007120A (ja) 耐摩耗性と耐切傷性を備える超高分子量ポリエチレンファイバーの調製方法
CN105544000B (zh) 高温抗氧化复合纳米PPS/Ti‑SiOx短纤维及其制备方法
CN110512294B (zh) 一种皮芯型复合单丝、生产方法及其应用
CN113913000A (zh) 一种抗菌母粒及应用抗菌母粒的涤纶dty丝及其生产方法
CN112779623A (zh) 用于耐切割纤维的组合物和耐切割纤维及应用和制法
TWI571491B (zh) 耐磨纖維的母粒及其製造方法以及使用其所製成的耐磨纖維
KR20100087578A (ko) 재생 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법
TWI751874B (zh) 熱塑性聚氨酯導光纖維及其製造方法
CN1113115C (zh) 聚酯基混纤丝的制造方法
CN110453330A (zh) 一种预氧丝包芯纱及其制造方法
KR20140055828A (ko) 포장용 폴리프로필렌 천의 제조방법
KR102278148B1 (ko) 고강도 폴리에틸렌테레프탈레이트 원착사의 제조방법 및 이로부터 제조된 원착사
CN116516515A (zh) 一种氮化硼改性的聚苯硫醚纤维的制备方法及其产品
CN102978736A (zh) 一种有色安全带涤纶工业丝及其制备方法
CN112921447B (zh) 一种高光亮高色牢度荧光尼龙复合纤维及制备方法
CN114293282A (zh) 一种抗氧化聚苯硫醚纤维的制备方法及制得的抗氧化聚苯硫醚纤维
WO2016108429A1 (ko) 폴리에틸렌 섬유, 그의 제조방법 및 그의 제조장치
WO2021097668A1 (zh) 一种黑色海岛网络丝加工工艺
TWI710677B (zh) 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法
KR102632326B1 (ko) 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트 및 그의 제조방법
KR102074194B1 (ko) 폴리페닐렌 설파이드 복합 섬유가 포함된 고무 복합체
WO2017200121A1 (ko) 고강도 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 및 제조방법