TWI827994B - 功能性織物以及冷卻口罩 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於一種功能性織物以及冷卻口罩。更特定而 言，本發明是關於一種不會引起皮膚刺激、具有極佳的耐洗性及極佳的抗菌及除臭功能、快速排出由人體出汗或呼吸產生的濕氣以及快速散熱的功能性織物。

Description

功能性織物以及冷卻口罩
以下揭露內容是關於一種功能性織物以及冷卻口罩。更特定而言，以下揭露內容是關於一種不會引起皮膚刺激、具有極佳的耐洗性及極佳的抗菌及除臭功能、快速排出由人體出汗或呼吸產生的濕氣以及快速散熱的功能性織物。
近來，由於COVID-19，口罩的使用已迅速增加，且出現因使用口罩引起的副作用。
長時間配戴口罩將引起以下問題：口罩由於呼吸而變濕、由於濕氣及熱量未恰當排出而引起的發熱及悶熱以及由於與皮膚接觸而出現皮膚問題。
就棉口罩而言，濕氣或汗液吸收良好，但排出濕氣或汗液的功能不足，且口罩在使用時由於呼吸始終潮濕，此可能為細菌滋生提供良好的環境。此外，當棉口罩暴露於濕氣或汗液時，織物的機械特性迅速劣化，此可能引起耐久性問題。此外，當洗滌棉口罩時，由於棉纖維脫落或外露，由短纖維構成的棉纖維將以絨毛形式存在於織物中。因此，形成空氣層，且因此可展現保溫效果。此外，當棉口罩與皮膚接觸時，由於棉織物表面粗糙的特徵，可能出現皮膚刺激。
同時，已使用由使用合成纖維(諸如聚酯或尼龍)獲得的非編織物形成的口罩。然而，非編織物由短纖維構成，此將在配戴時由於皮膚刺激而引起刺痛感。此外，當洗滌非編織物口罩時，口罩的功能性降低，且由於短纖維自聚集物中脫落或部分逸出，短纖維以絨毛形式存在，此反而展現出保溫效果。因此，不可洗滌非編織物口罩，否則非編織物口罩的功能性將在洗滌之後顯著降低，且當在夏季使用時，非編織物口罩反而會吸熱而引起發熱、出汗以及皮膚刺激，從而導致出現皮膚問題。因此，非編織物口罩在作為一次性口罩使用之後丟棄。
此外，為改善抗菌及除臭功能且防止皮膚問題，在將功能性添加劑塗佈或添加至織物的情況下，可賦予臨時功能性，但口罩在長時間使用及洗滌之後，添加劑的功能可能降低或可能消失。因此，難以維持添加劑的功能。此外，織物的重量可能根據功能性添加劑的添加而增加。
因此，需要一種即使作為塗覆於口罩的纖維織物與皮膚直接接觸亦不會引起皮膚問題、快速排出因呼吸或發熱產生的濕氣以使得使用者不會感覺不適以及具有極佳抗菌及除臭功能而無需使用額外添加劑賦予抗菌及除臭功能的功能性織物。
[先前技術文件]
[專利文件]
韓國專利申請案第10-2108768號(2020年5月1日)
本發明的實施例是關於提供一種配戴輕便、可在與處於 乾燥狀態的皮膚接觸時提供柔軟質地、可快速排出因人體出汗或呼吸而產生的濕氣以及可快速散熱及排熱的功能性織物。
本發明的另一實施例是關於提供一種即使與人體直接接觸亦不會引起皮膚刺激的功能性織物，因為功能性織物具有光滑的表面並由長纖維構成且本身具有極佳的抗菌及除臭功能。
本發明的再一實施例是關於提供一種更加可撓且具有柔軟質地的功能性織物，因為功能性織物由針織物形成。
本發明的再一實施例是關於提供一種具有極佳的耐久性、即使在長時間使用及洗滌之後亦可維持功能性且可解決在先前技術中引起的在洗滌之後由於保溫效果而不能夠重複使用的問題的功能性織物，因為不產生絨毛。
本發明的再一實施例是關於提供一種本身展現功能性而無需用額外的功能性添加劑塗覆或浸漬織物或纖維以便賦予上文描述的功能性的功能性織物。
作為由本發明者為實現目標而進行的研究的結果，本發明者發現所有目標可藉由提供使用熔融指數、多分散性指數以及結晶度在特定範圍內的聚乙烯紡紗製造的針織物來實現，藉此完成本發明。具體而言，本發明者發現織物可快速排出因人體出汗或呼吸而產生的濕氣、可快速散熱及排熱以移除由濕氣引起的濕潤及發熱、可在與皮膚直接接觸時具有柔軟質地、可不引起皮膚問題、可具有極佳的耐久性且即使在洗滌之後亦可長時間維持功能性，藉此完成本發明。
在一個通用態樣中，功能性織物包含藉由使用聚乙烯紡紗製造的針織物，所述聚乙烯紡紗具有當在190℃及2.16公斤下 量測時的0.1公克/10分鐘至5公克/10分鐘的熔融指數(melt index；MI)、大於5及12或小於12的多分散性指數以及60%至90%的結晶度，其中功能性織物具有110°或大於110°的水接觸角、100公克/平方公尺至800公克/平方公尺的表面密度以及當根據KS K ISO 12945-1：2014中指定的織物表面起球盒方法(pilling box method)在14,400轉數下量測時的4級或高於4級的抗起毛起球性。
功能性織物可具有當根據KS K 0560：2018中指定的方法B量測時的30%或小於30%的保溫率。
功能性織物可具有當根據KS K 0693：2016量測時的50%或大於50%的抗菌活性，以及當藉由氣體偵測套管方法量測30分鐘至120分鐘時的10%至30%的對氨的除臭率。
功能性織物可具有當根據KS K ISO 12947-2：2014中指定的馬丁代爾方法(Martindale method)量測時的20,000次循環或大於20,000次循環的抗磨損性。
功能性織物可具有當在20±2℃及65±2% R.H下量測時的0.2瓦特/平方公分或大於0.2瓦特/平方公分的接觸冷卻感，以及當在20℃下在厚度方向上量測時的0.1W/mK或大於0.1W/mK的熱導率。
聚乙烯紡紗可具有0.941公克/立方公尺至0.965公克/立方公尺的密度及90,000公克/莫耳至400,000公克/莫耳的重量平均分子量。
聚乙烯紡紗可具有當根據ASTM D2256量測時的100公克/丹尼爾(g/d)至300公克/丹尼爾的初始模數及6%至12%的伸 長率。
聚乙烯紡紗可具有10公克/丹尼爾至20公克/丹尼爾的抗張強度。
聚乙烯紡紗可具有圓形橫截面。
聚乙烯紡紗可包含各自具有1丹尼爾至3丹尼爾的精細度的25根至500根長絲且可具有50丹尼爾至500丹尼爾的總精細度。
功能性織物可具有110°或大於110°的水接觸角。
功能性織物可具有當在洗滌器的標準過程中經受100次洗滌及乾燥製程之後根據KS K ISO 12945-1：2014中指定的織物表面起球盒方法在14,400轉數下量測時的4級或高於4級的抗起毛起球性。
在另一通用態樣中，冷卻口罩包含功能性織物。
根據本發明的功能性織物即使與皮膚直接接觸亦可具有低摩擦，可不引起皮膚刺激，以及可減少濕潤及發熱，因為功能性織物可快速排出因出汗或呼吸而產生的濕氣且可向外散熱。
此外，在根據本發明的功能性織物中，由於耐久性極佳，因此待產生的織物表面起球較少；及抗磨損性明顯極佳，因此即使在洗滌之後亦可不會產生絨毛；即使在洗滌之後對織物的損傷亦可較小，且因此可延長產品的使用期。
此外，根據本發明的功能性織物由具有0%官方回潮率(official moisture regain)的疏水性材料製成，使得功能性織物具有防水性、快速乾燥且使細菌滋生的環境最小化，藉此實現極佳的抗菌及除臭功能。
此外，根據本發明的功能性織物藉由針織具有高結晶度的長纖維來製造，使得功能性織物可為可撓的且可具有柔軟質地。根據本發明的功能性織物可由於其重量輕而具有極佳的配戴舒適性。
根據本發明的功能性織物不限於此，且可適用於面罩，且除此之外，根據本發明的功能性織物可適用於夏季用織物。具體而言，例如，根據本發明的功能性織物可應用於夏季直接與皮膚接觸的織物，諸如床上用品、衣物、手臂保暖套、手套以及被子。
10:複絲
11:長絲
21:底板
22a:T盒
22b:BT盒
23:織物樣本
100:擠出機
200:晶粒
300:冷卻區
400:交織器
500:拉伸單元
600:繞線器
GR1、GRn:導絲輥
圖1為示意性地示出根據本發明的例示性實施例的用於製造聚乙烯紡紗的設備的視圖。
圖2為示意性地示出用於量測織物接觸冷卻感的設備的視圖。
圖3為示意性地示出用於量測織物厚度方向上的熱導率的設備的視圖。
在下文中將更詳細地描述本發明。
除非另外定義，否則本文所使用的所有技術術語及科學術語具有本發明所涉及的所屬領域中具通常知識者共同理解的相同含義。本發明的實施方式中使用的術語僅用於有效描述特定例示性實施例而不意欲限制本發明。
此外，除非上下文另外明確指示，否則本說明書中使用的單數形式及隨附申請專利範圍的範疇意欲包含複數形式。
此外，除非明確相反的描述，否則「包括」任何組分應理解為暗示更包含其他組分而非排除任何其他組分。
[聚乙烯紡紗]
在本發明的例示性實施例中，聚乙烯紡紗可具有當在190℃及2.16公斤下量測時的0.1公克/10分鐘至5公克/10分鐘的熔融指數(MI)、大於5及12或小於12的多分散性指數以及60%至90%的結晶度。在所有物理特性在以上範圍內的情況下，即使當織物經製造以具有100公克/平方公尺至800公克/平方公尺的高表面密度以便更快速排出因出汗或呼吸產生的濕氣及熱量時，亦有可能提供具有極佳耐洗性的織物，所述織物可能輕便、可具有、可具有極佳的耐久性、即使長時間使用及洗滌時亦可不會引起織物表面起球以及可長時間維持功能性。
作為一例示性實施例，聚乙烯紡紗可具有當在190℃及2.16公斤下量測時的0.1公克/10分鐘至5公克/10分鐘、較佳0.3公克/10分鐘至3公克/10分鐘以及更佳1公克/10分鐘至3公克/10分鐘的熔融指數(MI)。此外，聚乙烯紡紗可具有90,000公克/莫耳至400,000公克/莫耳、較佳100,000公克/莫耳至400,000公克/莫耳以及更佳300,000公克/莫耳至350,000公克/莫耳的重量平均分子量。在以上範圍內，當熔融擠出紡紗時，熔融物的流動是較佳的，防止熱分解發生，且確保在拉伸期間不發生諸如斷紗的可處理性，使得可製造具有均勻物理特性的織物且可提供具有極佳耐久性及耐洗性的織物。具體而言，有可能提供具有當根據KS K ISO 12945-1：2014中指定的織物表面起球盒方法在14,400轉數下量測時的4級或高於4級且較佳為4級或5級的抗起毛起球性的織物。此外，有可能提供即使在洗滌100次或大於100次之後亦具有4級或高於4級的抗起毛起球性的織物。此外，有可能提供具有當根據KS K ISO 12947-2：2014中指定的馬丁代爾方法量測時的20,000次循環或大於20,000次循環的抗磨損性的織物。
在抗起毛起球性及抗磨損性在以上範圍內的情況下，當織物應用於與皮膚直接接觸的諸如口罩的織物時，可防止皮膚問題，且可防止由織物表面起球產生的絨毛以防止發生發熱。更具體而言，有可能提供具有當根據KS K 0560：2018中指定的方法B量測時的30%或小於30%且較佳為5%至30%的保溫率的織物。
此外，藉由使用具有0.941公克/立方公分至0.965公克/立方公分的密度、大於5及12或小於12且較佳大於5及9或小於9的多分散性指數的高密度聚乙烯(HDPE)，可經由熔紡獲得具有60%至90%的結晶度的纖維。聚乙烯紡紗的結晶度可在使用X射線繞射儀進行結晶度分析時與微晶大小一起推導出。當結晶度在以上範圍內時，熱量藉由稱作「聲子」的晶格振動在經由高密度聚乙烯(HDPE)的共價鍵連接的分子鏈方向上迅速擴散且消散，且改良排出因出汗或呼吸產生的濕氣的功能，使得可提供具有極佳配戴舒適性的織物。更具體而言，有可能提供具有當在20±2℃及65%±2% R.H下量測時的0.2瓦特/平方公分或大於0.2瓦特/平方公分的接觸冷卻感及當在20℃下在厚度方向上量測時的0.1W/mK或大於0.1W/mK的熱導率的織物。再更具體而言，有可能提供具有當在20±2℃及65%±2% R.H下量測時的0.2瓦特/平方 公分至0.8瓦特/平方公分的接觸冷卻感及當在20℃下在厚度方向上量測時的0.1W/mK至0.3W/mK的熱導率的織物。
由於聚乙烯紡紗可為熔紡，織物具有0%的實質上低的官方回潮率，具有極佳防水性以及具有110°或大於110°且較佳為110°至150°的水接觸角，使得織物可在與皮膚直接接觸時立即排出濕氣而無需保留濕氣。因此，可使細菌滋生的環境最小化，且織物本身可具有抗菌及除臭功能而無需額外添加劑。具體而言，有可能提供具有當根據KS K 0693：2016量測時的50%或大於50%且尤其50%至90%的抗菌活性及當藉由氣體偵測套管方法量測30分鐘至120分鐘時的10%至30%的對氨的除臭率的織物。
作為一例示性實施例，當根據ASTM D2256量測時，紡紗可具有100公克/丹尼爾至300公克/丹尼爾且較佳120公克/丹尼爾至200公克/丹尼爾的初始模數、6%至12%且較佳8%至12%的伸長率以及10公克/丹尼爾至20公克/丹尼爾且較佳12公克/丹尼爾至20公克/丹尼爾的抗張強度。儘管不限於此，當滿足以上範圍時，紡紗可為更加可撓的且可藉由針織另外賦予彈性及可撓的，藉此提供極佳的配戴舒適性。此外，在以上範圍內，可使由摩擦引起的織物表面起球最小化，且可防止由於摩擦所致的織物損傷，此為較佳的。
作為一例示性實施例，紡紗較佳具有圓形橫截面，但橫截面形狀不限於此。紡紗經製造以具有圓形橫截面，使得可最小化濕氣對纖維表面的吸附且可立即排出濕氣，藉此提供具有更佳抗菌及除臭功能的織物。
作為一例示性實施例，紡紗可包含各自具有1丹尼爾至 3丹尼爾精細度的25根至500根長絲且可具有50丹尼爾至500丹尼爾的總精細度。在以上範圍內，可提供輕質且具有極佳耐久性及耐洗性的織物。
在下文中，將參考圖1詳細描述根據本發明的例示性實施例的製造聚乙烯紡紗的方法。只要諸如水接觸角、表面密度以及抗起毛起球性的聚乙烯紡紗的物理特性在以上範圍內，製造本發明的聚乙烯紡紗的方法將不受限制，且將在下文描述例示性實施例。
首先，藉由將呈晶粒形式的聚乙烯注入擠出機100中及熔融聚乙烯來獲得聚乙烯熔融物。
熔融的聚乙烯藉由擠出機100中的螺釘(未示出)經由晶粒200傳輸，且所傳輸的聚乙烯經由形成於晶粒200中的多個孔擠出。可根據單絲丹尼爾(denier per filament；DPF)及待製造的紡紗的精細度來確定晶粒200的孔數。舉例而言，當製造具有75丹尼爾的總精細度的紡紗時，晶粒200可具有20個至75個孔；且當製造具有450丹尼爾的總精細度的紡紗時，晶粒200可具有90個至450個孔且較佳100至400個孔。
視聚乙烯晶粒的熔融指數而定，可改變且應用在擠出機100中執行的熔融製程及在晶粒200中執行的擠出製程。具體而言，例如在150℃至315℃、較佳250℃至315℃以及又較佳265℃至310℃下執行熔融製程及擠出製程。即，使擠出機100及晶粒200維持處於150℃至315℃、較佳250℃至315℃且更佳265℃至310℃。
當紡絲溫度低於150℃時，聚乙烯由於較低紡絲溫度而未 均勻熔融，從而使得紡絲困難。相反，當紡絲溫度高於315℃時，由於聚乙烯的熱分解可能無法展現出所需強度。
晶粒200的孔長度L與孔直徑D的比率L/D可為3至40。當L/D小於3時，在熔融擠出期間可能出發生晶粒膨脹現象，且聚乙烯的彈性行為不易控制，從而使得可紡絲性較差。當L/D超過40時，由於熔融的聚乙烯穿過晶粒200的頸縮現象可能發生斷紗，且由於壓力降低可能發生排出不均勻。
藉由紡絲溫度與室溫之間的差異固化聚乙烯，同時經由晶粒200的孔排出熔融的聚乙烯以形成半固化長絲11。在本發明書中，半固化長絲及完全固化長絲均統稱為「長絲」。
多根長絲11在冷卻區(或淬滅區)300中冷卻以完全固化。可藉由空氣冷卻方法來執行長絲11的冷卻。
較佳地執行長絲11在冷卻區300中的冷卻，使得使用具有0.2公尺/秒至1公尺/秒的風速的冷卻風將長絲11冷卻至15℃至40℃。當冷卻溫度低於15℃時，伸長率由於過冷而不足，此可能在拉伸製程期間引起斷紗。當冷卻溫度高於40℃時，長絲11之間的精細度偏差由於固化不均勻而增加，此可能在拉伸製程期間引起斷紗。
此外，在冷卻區中進行冷卻時執行多級冷卻，使得可獲得更均勻的結晶。因此，可製造另外順利排出濕氣及汗液且具有極佳抗菌及除臭功能的紡紗。更具體而言，可將冷卻區分成三個或大於三個部分。舉例而言，當冷卻區包含三個冷卻部分時，較佳的是將冷卻部分經設計以使得溫度自第一冷卻區逐漸降低至第三冷卻區。具體而言，例如，可將第一冷卻區的溫度設定為40℃至80℃， 可將第二冷卻區的溫度設定為30℃至50℃，且可將第三冷卻區的溫度設定為15℃至30℃。
此外，可藉由設定第一冷卻區中的最高風速來製造具有更光滑表面的纖維。具體而言，可在第一冷卻區中使用具有0.8公尺/秒至1公尺/秒的風速的冷卻風將長絲冷卻至40℃至80℃，可在第二冷卻區中使用具有0.4公尺/秒至0.6公尺/秒的風速的冷卻風將長絲冷卻至30℃至50℃，且可在第三冷卻區中使用具有0.2公尺/秒至0.5公尺/秒的風速的冷卻風將長絲冷卻至15℃至30℃。藉由調節如上文所描述的條件，可製造具有更高結晶度及更光滑表面的紡紗。
隨後，經冷卻且完全固化的長絲11可藉由交織器400交織以形成複絲10。
如圖1中所示出，本發明的聚乙烯紡紗可藉由直接紡絲拉伸(direct spinning drawing；DSD)製程來製造。即，複絲10可直接傳送至包含多個導絲輥GR1至GRn的多級拉伸單元500，所傳送的複絲10可以2倍至20倍且較佳3倍至15倍的總拉伸比率經受多級拉伸，且接著，所拉伸的複絲10可纏繞於繞線器600周圍。此外，在多級拉伸時將1%至5%的收縮拉伸(鬆弛)應用在最終拉伸部分中，使得可提供具有更佳耐久性的紡紗。
替代地，本發明的聚乙烯紡紗可藉由纏繞複絲10製造為未拉伸的紡紗且接著拉伸未拉伸的紡紗。即，可經由熔紡聚乙烯以製造未拉伸的紡紗且接著拉伸未拉伸的紡紗的兩級製程來製造本發明的聚乙烯紡紗。
當應用於拉伸製程中的總拉伸比率小於2倍時，最終獲 得的聚乙烯紡紗可能不具有60%或大於60%的結晶度，且可在使用紡紗製造的織物上產生織物表面起球。
相反，當總拉伸比率超過15倍時，可能發生斷紗，且最終獲得的聚乙烯紡紗的強度不足，使得聚乙烯紡紗的編織特性不佳且使用聚乙烯紡紗製造的織物太硬。因此，使用者可能感覺不適。
當以測定本發明的熔紡的紡絲速度測定第一導絲滾筒GR1的線速度時，在多級拉伸單元500中恰當地測定剩餘導絲輥中的每一者的線速度，使得可將2倍至20倍且較佳3倍至15倍的總拉伸比率應用於複絲10。
根據本發明的一例示性實施例，可藉由在40℃至140℃的範圍內恰當地設定多級拉伸單元500中的導絲輥GR1至GRn的溫度來執行藉由多級拉伸單元500進行的聚乙烯紡紗的熱定形。具體而言，例如，多級拉伸單元可包含三個或大於三個，且尤其三個拉伸部分至五個拉伸部分。此外，拉伸部分中的每一者可包含多個導絲輥。
具體而言，例如，多級拉伸單元可包含四個拉伸部分。可在第一拉伸部分至第三拉伸部分中以7倍至15倍的總拉伸比率拉伸聚乙烯紡紗，且接著，可使所拉伸的聚乙烯紡紗在第四拉伸部分中經受1%至3%的收縮拉伸(鬆弛)。總拉伸比率指穿過第一拉伸部分至第三拉伸部分的纖維相對於未拉伸纖維的最終拉伸比率。
更具體而言，在第一拉伸部分中，可在40℃至130℃下執行拉伸，且總拉伸比率可為2倍至5倍。在第二拉伸部分中，可在高於第一拉伸部分且尤其100℃至150℃的溫度下執行拉伸， 且可執行拉伸以使得總拉伸比率為5倍至8倍。在第三拉伸部分中，可在100℃至150℃下執行拉伸，且可執行拉伸以使得總拉伸比率為7倍至15倍。在第四拉伸部分中，可在等於或低於第二拉伸部分且尤其80℃至140℃的溫度下執行拉伸，且可執行1%至3%的收縮拉伸(鬆弛)。
藉由多級拉伸單元500同時執行多級拉伸及複絲10的熱定形，且將經受多級拉伸的複絲10纏繞於繞線器600周圍，藉此完成本發明的聚乙烯紡紗。
[功能性織物]
在本發明的一例示性實施例中，可藉由單獨使用上文描述的聚乙烯紡紗來製造功能性織物，且可更包含不同於聚乙烯紡紗的紡紗以便另外賦予另一種功能性。就防水性及防熱而言，單獨使用聚乙烯紡紗較佳。
此外，在本發明的一例示性實施例中，在功能性織物為針織物的情況下，可提供具有極佳可撓性及即使在表面密度增加時亦比紡織物更輕的織物；及在功能性織物應用於口罩的情況下，功能性織物即使在與皮膚長時間接觸時亦可防止皮膚問題，此為更佳的。在編織物或非編織物的情況下，在洗滌之後外部可能產生絨毛或短纖維可能脫落，此可能引起皮膚刺激。因此，較佳的是在本發明中使用針織物。
根據本發明的例示性實施例的功能性織物可同時滿足以下物理特性：其中水接觸角為110°或大於110°，較佳為130°或大於130°且尤其為110°至150°；表面密度為100公克/平方公尺至800公克/平方公尺且較佳為150公克/平方公尺至800公克/平方 公尺；以及當根據KS K ISO 12945-1：2014中指定的織物表面起球盒方法在14,400轉數下量測時，抗起毛起球性為4級或高於4級且較佳為4級或5級。在以上範圍內，功能性織物可快速排出因出汗或呼吸產生的濕氣及熱量且即使在洗滌之後亦可長時間維持功能性。
此外，功能性織物可同時滿足以下物理特性：其中當根據KS K 0560：2018中指定的方法B量測時，保溫率為30%或小於30%且較佳為27%或小於27%；當根據KS K 0693：2016量測而無需添加額外抗菌劑時，抗菌活性為50%或大於50%且較佳為50%至70%；當藉由氣體偵測套管方法量測30分鐘至120分鐘時，對氨的除臭率為10%至30%；當根據KS K ISO 12947-2：2014中指定的馬丁代爾方法量測時，抗磨損性為20,000次循環或大於20,000次循環；當在20±2℃及65%±2% R.H下量測時，接觸冷卻感為0.2瓦特/平方公分或大於0.2瓦特/平方公分；以及當在20℃下在厚度方向上量測時，熱導率為0.1W/mK或大於0.1W/mK。在以上範圍內，可實現所有所需物理特性，此為較佳的。
此外，根據本發明的例示性實施例的功能性織物即使在洗滌100次之後亦可維持70%或大於70%、較佳80%或大於80%且更佳90%或大於90%的物理特性的保持率。
在下文中，將參考實例及比較實例更詳細地描述本發明。然而，以下實例及比較實例僅為更詳細描述本發明的實例，且本發明不受以下實例及比較實例限制。
如下量測物理特性。
<重量平均分子量(Mw)(公克/莫耳)及多分散性指數 (PDI)>
聚乙烯紡紗完全溶解於以下溶劑中且接著使用凝膠滲透層析(gel permeation chromatography；GPC)計算聚乙烯紡紗的重量平均分子量(Mw)及多分散性指數(Mw/Mn：PDI)。
- 分析器：HLC-8321 GPC/HT，東曹株式會社(Tosoh Corporation)
- 管柱：PLgel護罩(7.5×50毫米)+2×PLgel混合-B(7.5×300毫米)
- 管柱溫度：160℃
- 溶劑：三氯苯(TCB)+0.04重量%的二丁基羥基甲苯(BHT)(在用0.1% CaCl2乾燥之後)
- 注射器及偵測器溫度：160℃
- 偵測器：RI偵測器
- 流速：1.0毫升/分鐘
- 注射量：300微升
- 樣本濃度：1.5毫克/毫升
- 標準樣本：聚苯乙烯
<抗張強度(公克/丹尼爾)、初始模數(公克/丹尼爾)以及伸長率(%)>
根據ASTM D2256方法使用通用抗張測試器(馬薩諸塞州坎頓英斯特朗工程公司(Instron Engineering Corp,Canton,Mass))獲得聚乙烯紡紗的應力-應變曲線。樣本長度為250毫米，張力速度為300毫米/分鐘，且初始負載設定為0.05公克/丹尼爾。根據斷裂點處的應力及伸長率來計算抗張強度(公克/丹尼爾)及 伸長率(%)且根據在原點附近的曲線上提供最大梯度的切線來計算初始模數(公克/丹尼爾)。對每片紡紗執行5次量測且計算平均值。
<紡紗的結晶度>
使用X射線繞射儀(XRD)(製造商：馬爾文帕納科(Malvern Panalytical)，模型名稱：EMPYREAN)來量測聚乙烯紡紗的結晶度。具體而言，切割聚乙烯紡紗以製備具有2.5公分長度的樣本，將樣本固定至樣本固持器，且在以下條件下執行量測。
- 光源(X射線源)：Cu-Kα輻射
- 功率：45千伏×25毫安
- 模式：連續掃描模式
- 掃描角度範圍：10°至40°
- 掃描速度：0.1°/秒
<熔融指數>
根據ASTM D1238在190℃及2.16公斤下量測熔融指數。
<水接觸角>
使用動態水接觸角測試器(1100DAT，由菲布羅有限公司(Fibro GmbH)製造)，將4微升蒸餾水逐滴添加至薄片表面上，且在逐滴添加後30秒量測水接觸角。
<抗起毛起球性>
根據KS K ISO 12945-1：2014中指定的織物表面起球盒方法在14,400轉數下使用馬丁代爾測試器量測織物的抗起毛起球性。抗起毛起球性的標準級別是如下。
- 級別1：極嚴重的織物表面起球
- 級別2：嚴重的織物表面起球
- 級別3：正常的織物表面起球
- 級別4：輕微的織物表面起球
- 級別5：無織物表面起球
<洗滌之後的耐久性>
在洗滌器的標準過程中使所製造的織物經受100次洗滌及乾燥製程，且接著，將洗滌之後的物理特性與初始織物洗滌之前的物理特性進行比較。
1)洗滌之後的抗起毛起球性
在將織物洗滌100次之後，執行抗起毛起球性測試。
2)洗滌之後保溫能力的變化
在將織物洗滌100次之後，執行保溫能力測試。
3)洗滌之後的皮膚刺激
在將織物洗滌100次之後，執行皮膚刺激測試。
4)洗滌之後抗菌功能的變化
在將織物洗滌100次之後，執行抗菌功能測試。
<保溫率>
需要韓國服裝測試與研究機構(Korea Apparel Testing & Research Institute；KATRI)根據KS K 0560：2018中指定的方法B來量測保溫率。
<抗菌活性>
需要韓國服裝測試與研究機構(KATRI)根據KS K 0693：2016來量測抗菌活性(%)。
測試細菌種類：金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) ATCC 6538
肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumonia)ATCC 4352
接種物溶液濃度：金黃色葡萄球菌1.1×105個菌落形成單位/毫升
肺炎克雷伯氏菌0.8×105個菌落形成單位/毫升
對照：標準棉織物
非離子界面活性劑：Tween 80，以接種物溶液0.05%的量添加
<除臭功能>
需要韓國服裝測試與研究機構(KATRI)藉由氣體偵測套管方法來量測除臭率。
測試時間：30分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘
<測試條件>
樣本量：10公分×10公分(2.0公克)
測試氣體：氨氣
所注入的測試氣體的濃度：500微克/毫升
容器體積：1,000毫升
測試環境：溫度為20℃，濕度為65%
除臭率(%)=[(空白氣體濃度-樣本氣體濃度)/空白氣體濃度]×100
<皮膚刺激>
使用織物製造口罩，要求三十位10多歲及20多歲的男性及女性配戴口罩持續8小時，且接著，肉眼觀測皮膚刺激。
基於5點量表藉由評估丘疹、發紅或刺痛的發生程度來 計算平均值。
隨著點數自1增加至5，意謂著丘疹、發紅或刺痛的發生更加嚴重。
<接觸冷卻感>
需要韓國服裝測試與研究機構(KATRI)使用KES-F7(Thermo Labo II)設備在20±2℃及65%±2% R.H的測試環境中量測接觸冷卻感。
具體而言，製備具有20公分×20公分大小的織物樣本且在溫度為20±2℃及RH為65±2%的條件下將織物樣本靜置24小時。隨後，使用KES-F7 THERMO LABO II(加藤科技有限公司(Kato Tech Co.,Ltd.))設備在溫度為20±2℃及RH為65±2%的測試環境中量測織物的接觸冷卻感(Q最大值)。具體而言，如圖2中所示出，將織物樣本23置放於維持處於20℃的底板(亦稱為「水盒(Water-Box)」)21上，且將加熱至30℃的T盒22a(接觸面積：3公分×3公分)置放於織物樣本23上持續僅1秒。即，立即使得具有與底板21接觸的另一表面的織物樣本23的一個表面與T盒22a接觸。藉由T盒22a應用於織物樣本23的接觸壓力為6公克力/平方公分。隨後，記錄顯示於連接至設備的監測器(未示出)上的Q最大值。將此類測試重複10次且計算Q最大值的算術平均值。
<熱導率>
製備具有20公分×20公分大小的織物樣本且在溫度為20±2℃及RH為65±2%的條件下將織物樣本靜置24小時。隨後，使用KES-F7THERMO LABO II(加藤科技有限公司)設備在溫度 為20±2℃及RH為65±2%的測試環境中量測織物的熱導率及傳熱係數。具體而言，如圖3中所示出，將織物樣本23置放於維持處於20℃的底板21上，且將加熱至30℃的BT盒22b(接觸面積：5公分×5公分)置放於織物樣本23上持續1分鐘。將熱量持續供應至BT盒22b，使得即使在BT盒22b與織物樣本23接觸時，BT盒22b的溫度亦維持處於30℃。為維持BT盒22b的溫度所供應的熱量的量(即熱流損失)顯示連接至設備的監測器(未示出)上。將此類測試重複5次且計算熱流損失值的算術平均值。隨後，使用以下等式2及等式3計算織物的熱導率及傳熱係數：等式2：K=(W．D)/(A．△T)
等式3：k=K/D
其中K為熱導率(瓦特/公分．℃)，D為織物樣本23的厚度(公分)，A為BT盒22b的接觸面積(=25平方公分)，△T為織物樣本23的兩個表面之間的溫度差(=10℃)，W為熱流損失(瓦特)且k為傳熱係數(瓦特/平方公分．℃)。
<抗磨損性>
根據KS K ISO 12947-2：2014中指定的馬丁代爾方法使用馬丁代爾測試器量測織物的抗磨損性。具體而言，量測直至兩根紡紗自織物斷裂的循環次數。
[實例1]
<製造聚乙烯紡紗>
使用圖1中所示出的設備來製造包含200根長絲且具有150丹尼爾的總精細度的聚乙烯紡紗。
具體而言，將具有0.960公克/立方公分的密度、328,000 公克/莫耳的重量平均分子量(Mw)、7.8的多分散性指數(PDI)以及1.5公克/10分鐘的熔融指數(190℃下的MI)的聚乙烯晶粒注射至擠出機100中以熔融聚乙烯晶粒。經由具有200個孔的晶粒200擠出熔融的聚乙烯。晶粒200的孔長度L與孔直徑D的比率L/D為6。晶粒溫度為270℃。
在包含三個部分的冷卻區300中連續冷卻在經由晶粒200的噴嘴孔排出時形成的長絲11。在第一冷卻區中，藉由風速為0.9公尺/秒的冷卻風將長絲11冷卻至50℃；在第二冷卻區中，藉由風速為0.5公尺/秒的冷卻風將長絲11冷卻至35℃，且在第三冷卻區中，藉由風速為0.4公尺/秒的冷卻風將長絲11最終冷卻至25℃。在冷卻之後，藉由交織器400將長絲11交織為複絲10。
隨後，將複絲傳送至拉伸單元500。拉伸單元500為包含四個部分的多級拉伸單元。具體而言，在第一拉伸部分中，在100℃的最大拉伸溫度下拉伸複絲且總拉伸比率為3倍；在第二拉伸部分中，在140℃的最大拉伸溫度下拉伸複絲且總拉伸比率為8倍；在第三拉伸部分中，在130℃的最大拉伸溫度下拉伸複絲且總拉伸比率為10倍；且在第四拉伸部分中，在120℃的最大拉伸溫度下使複絲經受拉伸及熱定形，使得複絲相對於第三拉伸部分中的複絲收縮且拉伸(鬆弛)2%。
隨後，將所拉伸的複絲纏繞於繞線器600周圍。纏繞張力為0.8公克/丹尼爾。
量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表1中。
<製造功能性織物>
藉由使用所製造的聚乙烯紡紗執行針織來製造針織物。 量測所製造的針織物的物理特性。結果顯示於表3中。
[實例2至實例7]
除如表1中所示改變條件以外，以與實例1相同的方式製造織物。
此外，以與實例1相同的方式量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表3中。
[比較實例1至比較實例3]
除如表2中所示改變條件以外，以與實例1相同的方式製造織物。
此外，以與實例1相同的方式量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表4中。
[比較實例4]
使用與實例1相同的原材料製造織物，且如下改變冷卻製程及拉伸製程的條件。
在冷卻製程期間在冷卻區300中藉由風速為0.5公尺/秒的冷卻風將長絲最終冷卻至25℃，藉由交織器400將長絲交織為複絲10，且將複絲10傳送至多級拉伸單元500。
在拉伸製程期間在包含總共一個部分的拉伸部分中執行拉伸。總共五個導絲輥包含於拉伸部分中，將導絲輥的溫度設定為80℃至125℃，且位於後級處的導絲滾筒的溫度設定為高於位於緊鄰後級之前的導絲滾筒的溫度。以7.5倍的總拉伸比率執行拉伸。
量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表4中。
[比較實例5]
除第一拉伸部分至第四拉伸部分中的每一者的拉伸溫度 設定為140℃以外，使用與實例1中相同的原材料及與實例1相同的方式製造織物。
此外，以與實例1相同的方式量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表4中。
[比較實例6]
除第一拉伸部分及第二拉伸部分中的每一者的拉伸溫度設定為120℃且第三拉伸部分及第四拉伸部分中的每一者的溫度設定為80℃以外，使用與實例1中相同的原材料及與實例1相同的方式製造織物。
此外，以與實例1相同的方式量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表4中。
[比較實例7]
除如表2中所示改變條件以外，以與實例4相同的方式製造織物。
此外，以與實例1相同的方式量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表4中。
[比較實例8]
除如表2中所示改變條件以外，以與實例1相同的方式製造織物。
此外，以與實例1相同的方式量測所製造織物的物理特性。結果顯示於表4中。
[比較實例9]
使用具有圓形橫截面的人造纖維紡紗以與實例1相同的方式製造針織物，且評估織物的物理特性。確認接觸冷卻感為 0.085瓦特/平方公分(太低)且熱導率為0.0260W/mK(低於實例中的每一者)。此外，確認皮膚刺激為4級(不佳)且皮膚刺激在洗滌之後惡化。
[比較實例10]
使用具有圓形橫截面的聚對苯二甲酸伸乙酯紡紗以與實例1相同的方式製造針織物，且評估織物的物理特性。確認接觸冷卻感為0.119瓦特/平方公分(太低)且熱導率為0.1109W/mK(低於實例中的每一者)。此外，確認皮膚刺激為3級(不佳)且皮膚刺激在洗滌之後惡化。
Figure 110140405-A0305-02-0027-1
Figure 110140405-A0305-02-0028-2
Figure 110140405-A0305-02-0028-3
Figure 110140405-A0305-02-0028-4
Figure 110140405-A0305-02-0029-5
Figure 110140405-A0305-02-0029-6
Figure 110140405-A0305-02-0030-7
參考表3及表4，可確認在根據本發明的功能性織物的情況下，接觸冷卻感極佳且皮膚刺激明顯降低。此外，可確認在根據本發明的功能性織物的情況下，由於耐久性極佳，因此待產生的織物表面起球較少；且抗磨損性明顯極佳，因此即使在洗滌之後亦可不產生絨毛；即使在洗滌之後對織物的損傷亦較小，且因此可持續維持產品的功能性。
另外，可確認在根據本發明的功能性織物的情況下，展現出高抗菌功能。
上文中，儘管已藉由特定物質、例示性實施例以及圖式描述了本發明，但其僅用於幫助完整理解本發明。因此，本發明不限於例示性實施例。所屬領域中具通常知識者可對本發明進行本說明書所涉及的各種修改及改變。
因此，本發明的精神不應限制於此等例示性實施例，但申請專利範圍及所有等同或等效於申請專利範圍的修改意欲處於本發明的範疇及精神內。
10:複絲
11:長絲
100:擠出機
200:晶粒
300:冷卻區
400:交織器
500:拉伸單元
600:繞線器
GR1、GRn:導絲輥

Claims (13)

  1. 一種功能性織物，包括藉由使用聚乙烯紡紗製造的針織物，所述聚乙烯紡紗具有根據ASTM D1238量測時的0.1公克/10分鐘至5公克/10分鐘的熔融指數（MI）、大於5且小於或等於12的多分散性指數以及60%至90%的結晶度， 其中所述功能性織物具有100克/平方公尺至800克/平方公尺的表面密度，及當根據KS K ISO 12945-1:2014中指定的織物表面起球盒方法（pilling box method）在14,400的轉數下量測時的4級或高於4級的抗起毛起球性。
  2. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述功能性織物具有當根據KS K 0560:2018中指定的方法B量測時的30%或小於30%的保溫率。
  3. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述功能性織物具有當根據KS K 0693:2016量測時的50%或大於50%的抗菌活性，及當藉由氣體偵測套管方法量測30分鐘至120分鐘時的10%至30%的對氨的除臭率。
  4. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述功能性織物具有當根據KS K ISO 12947-2:2014中指定的馬丁代爾方法（Martindale method）量測時的20,000次循環或大於20,000次循環的抗磨損性。
  5. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述功能性織物具有在20 ± 2℃及65 ± 2% R.H下量測時的0.2瓦特/平方公分或大於0.2瓦特/平方公分的接觸冷卻感及在20℃下在厚度方向上量測的0.1 W/mK或大於0.1 W/mK的熱導率。
  6. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述聚乙烯紡紗具有0.941公克/立方公尺至0.965公克/立方公尺的密度及90,000公克/莫耳至400,000公克/莫耳的重量平均分子量。
  7. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述聚乙烯紡紗具有當根據ASTM D2256量測時的100公克/丹尼爾至300公克/丹尼爾的初始模數及6%至12%的伸長率。
  8. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述聚乙烯紡紗具有10公克/丹尼爾至20公克/丹尼爾的抗張強度。
  9. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述聚乙烯紡紗具有圓形橫截面。
  10. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述聚乙烯紡紗包含各自具有1丹尼爾至3丹尼爾的精細度的25根至500根長絲且具有50丹尼爾至500丹尼爾的總精細度。
  11. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述功能性織物具有110°或大於110°的水接觸角。
  12. 如請求項1所述的功能性織物，其中 所述功能性織物具有當在洗滌器的標準過程中經受100次洗滌及乾燥製程之後根據KS K ISO 12945-1:2014中指定的織物表面起球盒方法在14,400的轉數下量測時的4級或高於4級的抗起毛起球性。
  13. 一種冷卻口罩，包括如請求項1至請求項12中任一項所述的功能性織物。
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