TWI794573B

TWI794573B - 皮膚冷感布、用於該布的聚乙烯紗線、及製造聚乙烯紗線的方法

Info

Publication number: TWI794573B
Application number: TW108148141A
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: 2023-03-01
Also published as: TW202124803A

Abstract

本發明揭露一種能為使用者提供柔軟觸感和涼感或冷感的皮膚冷感布、一種具有提高的可織性的聚乙烯紗線、以及一種用於製造該聚乙烯紗線的方法。本發明的皮膚冷感布包括複數條緯絲及複數條經絲，所述緯絲和所述經絲中的每一條分別具有3.5g/de至8.5g/de的抗拉強度、15g/de至80g/de的拉力模數、14%至55%的斷裂伸長率、以及55%至85%的結晶度。

Description

皮膚冷感布、用於該布的聚乙烯紗線、及製造聚乙烯紗線的方法

本發明係關於一種皮膚冷感布、一種用於該布的聚乙烯紗線、以及一種製造聚乙烯紗線的方法。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)的布、一種能用於製造該布之具有提高的可織性(weavability)的聚乙烯紗線、以及一種製造該聚乙烯紗線的方法。

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，需要考慮的因素包含(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度聚乙烯纖維(Dyneema® SK60)來製造布。

但是，在JP2010-236130A中所使用的Dyneema® SK60纖維是具有500,000g/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)而只能由凝膠紡絲方法製造，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/de以上的高抗拉強度、759g/de以上的高拉力模數、以及3%~4%的低斷裂伸長率，因此其可織性不好。另外，由於Dyneema® SK60纖維的剛性(stiffness)過高，因此存在著其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的問題。

因此，本發明的目的在於提供一種能夠防止相關技術的限制和缺點引起的一個或更多個問題的皮膚冷感布、一種該皮膚冷感布用聚乙烯紗線、以及一種製造聚乙烯紗線的方法。

本發明的一態樣，提供一種能為使用者提供柔軟觸感和涼感或冷感的布。

本發明的另一態樣，提供一種能用於布的製造之具有提高的可織性的聚乙烯紗線，該布為使用者提供柔軟觸感和涼感或冷感。

本發明的又一態樣，提供一種製造聚乙烯紗線的方法，該聚乙烯紗線具有提高的可織性，能用於布的製造，該布能為使用者提供柔軟觸感和涼感或冷感。

本發明的其他目標、特徵及優點，一部分將在隨後的說明書內容中提供，一部分對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言通過檢視下列內容將顯而易見，或者可從對於本發明的實現中習得應能夠明確理解這些內容。

根據本發明如上所述的一個態樣，提供一種皮膚冷感布，包括複數條聚乙烯紗線，其中，該些聚乙烯紗線中的每一條分別具有3.5g/de至8.5g/de的抗拉強度、15g/de至80g/de的拉力模數、14%至55%的斷裂伸長率、以及55%至85%的結晶度。

該聚乙烯紗線可以具有60%至85%的結晶度。

該聚乙烯紗線具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度、50,000g/mo1至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)、以及10,500g/mol至14,000g/mol的數量平均分子量(Mn)。

該聚乙烯的重量平均分子量對數量平均分子量的比例(Mw/Mn ratio)可以為5.5至9。

該聚乙烯紗線可以具有75丹尼(denier)至450丹尼的纖度，該聚乙烯紗線可以包括具有1至5的單絲丹尼數(Denier per Filament,DPF)的絲。

該聚乙烯紗線可以具有圓形截面。

該皮膚冷感布的單位面積重量(面密度)可以是150g/m²至800g/m²，該皮膚冷感布在20℃下於厚度方向上的熱傳導率可以為0.0001W/cm．℃以上，該皮膚冷感布在20℃下於厚度方向上的熱傳遞係數可以為0.001W/cm²．℃以上，該皮膚冷感布在20℃下的接觸冷感(Qmax)可以為0.1W/cm²以上。

該皮膚冷感布可以是包括聚乙烯紗線作為緯絲(weft yarns)和經絲(warp yarns)的織物。

根據以下式1定義的該布的織物覆蓋係數(cover factor)可以為400至2000。

[式1]CF=(W_D*W_T ^1/2)+(F_D*F_T ^1/2)式1中，CF是織物覆蓋係數，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)。

根據本發明的另一態樣，提供一種皮膚冷感布用聚乙烯紗線，具有3.5g/de至8.5g/de的抗拉強度、15g/de至80g/de的拉力模數、14%至55%的斷裂伸長率、以及55%至85%的結晶度。

該聚乙烯紗線可以具有60%至85%的結晶度。

該聚乙烯紗線可以包括具有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10,500g/mol至14,000g/mol的數量平均分子量(Mn)的聚乙烯高分子。

該聚乙烯紗線可以具有75至450丹尼的總纖度，且該聚乙烯紗線可以包括具有1至5的DPF的複數條絲。

該聚乙烯紗線可以具有圓形截面。

根據本發明的又一態樣，提供一種製造皮膚冷感布用聚乙烯紗線的方法，包括下列步驟：

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)、以及10,500g/mol至14,000g/mol的數量平均分子量(Mn)的聚乙烯高分子，以製備紡絲原液(spinning dope)；

透過具有複數個孔的紡嘴擠出該紡絲原液；

冷卻在該紡絲原液從該紡嘴的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。

該聚乙烯可以在190℃下具有1g/10min至25g/10min的熔融指數(melt index,MI)。

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。

由於本發明的皮膚冷感布由具有高熱傳導率的紗線織製，因此，可以一致地為使用者提供冷感，而與濕度等外部因素無關。

此外，本發明的皮膚冷感布能夠持續地為使用者提供充分的冷感，而不需要犧牲通氣性。

此外，本發明的皮膚冷感布可以容易地在比較低廉的價格而不誘發環境問題下製造，還可以為使用者提供柔軟的觸感。

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:第一個導絲輥部

GRn:最後一個導絲輥部

OR:油輥

所附圖式包含在本發明中以提供對於本發明進一步的理解，並被納入且構成本發明的一部分，所附圖式繪示本發明的實施例，並與本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範圍。

本發明所屬技術領域中具有通常知識者應當理解的是，在不脫離由請求項揭露之本發明的精神和範圍的範圍內，本發明可以進行各種調整、增添、和替代。從而本發明包括請求項所記載的發明及其均等物的範圍內的所有調整和改變。

根據本發明一實施例的皮膚冷感布可以是織物(woven fabric)或編物(knitted fabric)。

為了提供具有高熱傳導率的布而使得使用者能夠感覺到充分的冷感，在製造該布中所使用的紗線較佳為具有高熱傳導率的高分子紗線。

就固體而言，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。就金屬而言，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55%以上，較佳提高至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。

在本發明之製造皮膚冷感布用的高密度聚乙烯(HDPE)紗線具有55%至85%的結晶度，較佳具有60%至85%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500,000g/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250,000g/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，只能透過凝膠紡絲製造諸如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絲，結果，能夠解決與UHMWPE相關聯之環境問題和高費用問題。

但是，利用具有99,000g/mol以上的重量平均分子量(Mw)的HMWPE製造具有55%至85%或60%至85%的結晶度的紗線時，最終得到的HMWPE紗線具有13g/de以上的高抗拉強度、300g/de以上的高拉力模數、以及10%以下的低斷裂伸長率。因此，其與UHMWPE類似，可織性不好，剛性過高，而不適合用於以與使用者的皮膚接觸為前提的皮膚冷感布的製造。

為了解決這些問題(即，不只要能夠製造使用者感到柔軟觸感的布，也要具有良好的可織性)，本發明的聚乙烯紗線具有55%至85%的結晶度，較佳為60%至85%的結晶度，同時具有3.5g/de至8.5g/de的抗拉強度、15g/de至80g/de的拉力模數、以及14%至55%的斷裂伸長率。

如果抗拉強度超過8.5g/de，拉力模數超過80g/de，或斷裂伸長率小於14%時，不僅聚乙烯紗線的可織性不好，且利用其製造的布過於硬挺，因此使用者可能感到不適。

反之，如果抗拉強度小於3.5g/de，拉力模數小於15g/de，或斷裂伸長率超過55%時，當使用者持續使用由這些聚乙烯紗線製造的布時，可能會在布上產生起球(pills)。

具體地，聚乙烯紗線可以具有3.5g/de至8.5g/de，或4.5g/de至7.0g/de，或5.0g/de至6.5g/de的抗拉強度。

並且，聚乙烯紗線可以具有15g/de至80g/de，或20g/de至70g/de，或30g/de至65g/de，或40g/de至60g/de，或45g/de至60g/de的拉力模數。

另外，聚乙烯紗線可以具有14%至55%，或15%至40%，或16%至30%，或17%至20%的斷裂伸長率。

而且，聚乙烯紗線可以具有55%至85%，或60%至85%，或65%至75%的結晶度。

為了具有55%至85%的結晶度，並同時具有3.5g/de至8.5g/de的抗拉強度、15g/de至80g/de的拉力模數、以及14%至55%的斷裂伸長率，本發明的聚乙烯紗線可以包括具有50,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)和10,500g/mol至14,000g/mol的數量平均分子量(Mn)的高密度聚乙烯(HDPE)。

如果HDPE的重量平均分子量(Mn)過小，最終得到的聚乙烯紗線難以表現出3.5g/de以上的抗拉強度和15g/de以上的拉力模數，結果可能會在布上產生起球。因此聚乙烯較佳為具有50,000g/mol以上的重量平均分子量(Mw)。

但是，如果HDPE的重量平均分子量(Mn)太大，聚乙烯紗線的可織性會不好，剛性會過高，而不適合用於製造以與使用者皮膚接觸為前提的皮膚冷感布。從而，聚乙烯較佳具有99,000g/mol以下的重量平均分子量(Mw)。

具體地，聚乙烯可以具有50,000g/mol至99,000g/mol，或65,000g/m0l至99,000g/mol，或75,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)。

聚乙烯的重量平均分子量(Mw)和數量平均分子量(Mn)可以在聚乙烯紗線完全溶解於溶劑之後利用以下凝膠滲透層析術(GPC)來測定。

-分析儀器：PL-GPC 220系統

-色譜柱：2×PLGEL MIXED-B(7.5mm×300mm)

-柱溫：160℃

-溶劑：三氯苯(TCB)+0.04wt%二丁基羥基甲苯(BHT)(在以0.1% CaCl₂乾燥之後)

-溶解條件：在160℃下經過1至4小時溶解之後，測定通過玻璃濾器(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

根據本發明的一實施例，聚乙烯的重量平均分子量(Mw)對數量平均分子量(Mn)的比例(Mw/Mn ratio)，即，多分散性指數(Poly Dispersity Index,PDI)，可以為5.5至9，或6.0至9.0，或6.4至8.5。

如果聚乙烯的PDI小於5.5時，由於相對窄的分子量分佈而流動性不好，且熔融擠出時加工性降低，會導致由於在紡絲製程中吐出不均勻而引起的斷絲。反之，當聚乙烯的PDI超過9時，由於寬分子量分佈而熔融流動性和熔融擠出時的加工性好，但含有過多低分子量聚乙烯，而最終得到的聚乙烯紗線難以具有3.5g/de以上的抗拉強度和15g/de以上的拉力模數，其結果可能會在布上產生起球。

本發明的聚乙烯紗線包括具有1至5的DPF的絲，並可以具有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，即，DPF(單絲丹尼數)超過5時，由聚乙烯紗線製造的布的平滑性變得不足，且與身體的接觸面積變小，因而由此不能對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150g/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150g/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在觸感方面的問題，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2000的織物覆蓋係數的布。

如果織物覆蓋係數小於400時，存在著布的稠密度不足的問題，且由於布中存在太多空隙，降低了布的冷感。反之，如果織物覆蓋係數超過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。

在本發明的皮膚冷感布中，在20℃下於該布的厚度方向上的熱傳導率為0.0001W/cm．℃以上、或0.0003W/cm．℃至0.0005W/cm．℃、或0.00035W/cm．℃至0.00047W/cm．℃；在20℃下於該布的厚度方向上的熱傳導係數為0.001W/cm²．℃以上、或0.01W/cm²．℃至0.02W/cm²．℃、或0.012W/cm²．℃至0.015W/cm²．℃。此外，本發明的皮膚冷感布在20℃下具有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)。該布的熱傳導率、熱傳導係數及接觸冷感(Q_max)的測定方法將在後面敘述。

下面參照圖1詳細說明本發明之製造皮膚冷感布用聚乙烯紗線的方法。

首先，為了熔融聚乙烯以製造紡絲原液，將HDPE片(chip)投入擠壓機(extruder)100中。

在本發明中所使用的聚乙烯為具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度的高密度聚乙烯(HDPE)。較佳地，其具有50,000g/mol至99,000g/mol的重量平均分子量(Mw)和10,500g/mol至14,000g/mol的數量平均分子量(Mn)。

為了製造提供高冷感的布，聚乙烯紗線需要具有55%至85%，較佳65%至85%的高結晶度，且為了製造具有這種高結晶度的聚乙烯紗線，必須使用具有0.941g/cm³至0.965g/cm³的密度的高密度聚乙烯(HDPE)。

此外，如前所述，當HDPE的重量平均分子量(Mn)小於50,000 g/mol時，最終得到的聚乙烯紗線無法具有3.5g/de以上的抗拉強度和15g/de以上的拉力模數，結果可能會在布上產生起球。反之，當HDPE的重量平均分子量(Mn)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，且剛性過高，而不適合用於製造以與使用者皮膚接觸為前提的皮膚冷感布。

根據本發明的一實施例，HDPE的重量平均分子量(Mn)對數量平均分子量(Mn)的比例(Mw/Mn ratio)，即HDPE的PDI，可以為5.5至9。當HDPE的PDI小於5.5時，由於相對窄的分子量分佈而流動性不好，熔融擠出時加工性降低，其會導致在紡絲製程中吐出不均勻而引起的斷絲。反之，當HDPE的PDI超過9時，由於寬分子量分佈而熔融流動性和熔融擠出時的加工性好，但含有過多低分子量聚乙烯，而最終得到的聚乙烯紗線難以具有3.5g/de以上的抗拉強度和高於15g/de的拉力模數，其結果可能會在布上產生起球。

根據本發明的一實施例，HDPE可在190℃具有1g/10min至25g/10min的熔融指數(Melt Index,MI)。當HDPE的熔融指數(MI)小於1g/10min時，由於熔融HDPE的高黏度和低流動性，難以確保在擠壓機100內的順暢流動，也難以確保擠出物的均一性。反之，當HDPE的熔融指數(MI)超過25g/10min時，在擠壓機100內的流動相對良好，但最終得到的聚乙烯紗線可能難以具有3.5g/de以上的抗拉強度和15g/de以上的拉力模數。

可選地，為了抑制斷絲的發生從而提高生產性，可以使用HDPE外還含有氟系聚合物的紡絲原液。作為非限定性的一例，該氟系聚合物可以是四氟乙烯共聚物。

這種紡絲原液可以通過以下方法來獲得：(i)一種將含有HDPE和氟系聚合物的母料(master batch)與HDPE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HDPE片投入擠壓機100中的同時通過側進料器(side feeder)將氟系聚合物投入擠壓機中，然後一同熔融它們的方法。

該氟系聚合物可以以使得紡絲原液中的氟(fluorine)含量為50ppm至2500ppm的量存在於紡絲原液中。

該紡絲原液透過擠壓機100內的螺桿(圖未示出)運送至紡嘴200，並透過形成在紡嘴200的複數個孔擠出。

紡嘴200的孔數可以根據所製造的紗線的總纖度來決定。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的溫度維持在150℃至315℃，較佳在250℃至315℃，更佳在265℃至310℃。

當紡絲溫度小於150℃時，由於紡絲溫度低，使得可能無法均勻熔融HDPE，因此紡絲可能困難。反之，當紡絲溫度超過315℃時，可能引起HDPE的熱分解，且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HDPE的彈性行為的控制變得困難，因此造成紡絲性不好。另外，當L/D超過40時，可能會由於由通過紡嘴200之熔融HDPE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。

隨著紡絲原液從紡嘴200的孔擠出，由於紡絲溫度與室溫之間的差異，紡絲原液開始固化，且同時形成半固化狀態的絲。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」。

在紡絲原液從紡嘴200的孔擠出時所形成的複數條絲11透過在驟冷部(quenching zone)300中冷卻而完全地固化。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，冷卻及完全固化的絲11被集束部400集束，以形成複絲10。

可選地，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的步驟和油劑塗敷步驟可以同時進行。

在先將複絲10捲曲為未拉伸絲之後，將該未拉伸絲以2.5至8.5，較佳3.5至7.5的拉伸比拉伸，從而製造本發明的聚乙烯紗線。即，本發明的聚乙烯紗線可以透過先將HDPE熔融紡絲以製造未拉伸絲，接著將該未拉伸絲進行拉伸的二步驟製程來製造。

作為替代方案，如圖1中所示，本發明的聚乙烯紗線可以透過直接紡絲拉伸(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的總拉伸比來多段拉伸，然後捲曲到卷線機600上。這種直接紡絲拉伸(DSD)製程相比上述的二步驟製程在生產性和製造費用方面更有利。

如果拉伸製程中應用的拉伸比小於2.5時，(i)最終得到的聚乙烯紗線無法具有55%以上的結晶度，因此由該紗線製造的布不能向使用者提供充分的冷感，且(ii)聚乙烯紗線無法具有3.5g/de以上的抗拉強度、15g/de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會產生起球。

反之，當拉伸比超過8.5時，最終得到的聚乙烯紗線無法具有8.5g/de以下的抗拉強度、80g/de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變得過分硬挺，因而導致使用者感到不適。

如果確定本發明的熔融紡絲的紡絲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，以使得在多段拉伸部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同時進行複絲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0.964g/cm³的密度、98,290g/mol的重量平均分子量(Mw)、11,730g/mol的數量平均分子量(Mn)、以及3g/10min的熔融指數(190℃的MI)的HDPE片投入擠壓機100中並進行熔融以獲得紡絲原液，且將該紡絲原液透過具有200個孔的紡嘴200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290℃。

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共由五段導絲輥部構成，導絲輥部的溫度設定為70℃至115℃，且後段的導絲輥部的溫度設定為相同或較高於其前一個導絲輥部的溫度。

在複絲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。

使用該些聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，得到厚度0.31mm的布(經絲密度：30ea/inch，緯絲密度：30ea/inch)。

實施例2

除了使用具有0.958g/cm³的密度、87,660g/mol的重量平均分子量(Mw)、13,510g/mol的數量平均分子量(Mn)、以及6.4g/10min的熔融指數(190℃的MI)的HDPE片之外，其他以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。使用該些聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，得到厚度0.31mm的布(經絲密度：30ea/inch，緯絲密度30ea/inch)。

實施例3

除了使用具有0.961g/cm³的密度、78,620g/mol的重量平均分子量(Mw)、12,150g/mol的數量平均分子量(Mn)、以及11g/10min的熔融指數(190℃的MI)的HDPE片之外，其他以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。使用該些聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，得到厚度0.32mm的布(經絲密度：30ea/inch，緯絲密度：30ea/inch)。

實施例4

除了構成聚乙烯紗線(總纖度：400丹尼)的絲個數為48之外，其他以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。使用該些聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，得到厚度0.33mm的布(經絲密度：30ea/inch，緯絲密度：30ea/inch)。

實施例5

除了構成聚乙烯紗線(總纖度：400丹尼)的絲個數為48之外，其他以與實施例3相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。使用該些聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，得到厚度0.33mm的布(經絲密度：30ea/inch，緯絲密度：30ea/inch)。

比較例

除了使用具有0.961g/cm³的密度、180,000g/mol的重量平均分子量(Mw)、25,714g/mol的數量平均分子量(Mn)、以及0.5g/10min的熔融指數(190℃的MI)的HDPE片，透過由總共八段導絲輥部構成的多段拉伸部500，以總拉伸比14進行拉伸之外，其他以與實施例1相同的方法進行，得到聚乙烯紗線。使用該些聚乙烯紗線作為經絲和緯絲進行平織，得到厚度0.32mm的布(經絲密度：30ea/inch，緯絲密度：30ea/inch)。

測試例

對由實施例和比較例分別製造的聚乙烯紗線的抗拉強度、拉力模數、斷裂伸長率及結晶度進行如下的測定，並對由實施例和比較例分別獲得的布的熱傳導率、熱傳導係數、接觸冷感(Q_max)及剛性(stiffness)進行如下的測定。測定的結果示於以下表1和表2中。

(1)聚乙烯紗線的抗拉強度、拉力模數、斷裂伸長率

按照ASTM D885方法，使用英斯特朗公司(Instron Engineering Corp,Canton,Mass)的萬能拉伸試驗機分別測定聚乙烯紗線的抗拉強度(g/de)、拉力模數(g/de)及斷裂伸長率(%)。樣品的長度250mm，拉伸速度為300mm/min，且初始負荷(load)為0.05g/d。

(2)聚乙烯紗線的結晶度

利用XRD儀器(X光繞射儀)(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具有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×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)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-E7 THERMO LABO Ⅱ(Kato Tech Co.,LTD.)裝置測定布的接觸冷感(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。如上述的測試重複10次，算出所得到的Q_max值的算術平均值。

(4)布的熱傳導率及熱傳導係數

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，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的期間，持續向BT-Box 22b供熱以使其溫度可維持在30℃。維持BT-Box 22b的溫度而供給的熱量(即，熱流損失(heat flow loss))顯示在與該裝置連接的顯示器(圖未示出)上。如上述的測試重複5次，算出所得到的熱流損失值的算術平均值。接著，利用以下式2和式3算出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．℃)。

(5)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)法測定布的剛性。剛性(kgf)越低，布越柔軟。

表1

表2