TWI744108B - 由膜材切割製成並細化以提昇物性之絲及其製法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種絲，其係自一熱塑性膜材切割形成的微細的絲，並經熱拉伸、熱定型所製成。透過本發明，可使以切割形成的絲具有優良的物理性質，包括：高強度、高彈性回復率、低伸縮彈性、低伸率、提高對於環境的耐受性，及增長使用壽命，使切割製成的絲的使用範圍更廣，並可直接使用於紡織品。本發明可製造出較切割製法所製得的更細的絲。此外，當該絲的表面塗佈有功能性塗層時，本發明的絲不會喪失該塗層的功能。

Description

由膜材切割製成並細化以提昇物性之絲及其製法
本發明係與紡織領域的絲線有關，詳而言之，係關於以切割製成的絲及細化方法。
申請人為提昇紡織工業之技術，研發出若干關於絲/的技術，例如申請案號第108121685號「彈性膜材之切割方法及彈性絲」發明專利。
先前技術無法以切割方法製成微細彈性絲，上揭專利案所揭露之技術能以切割方法製成微細線徑的彈性絲，改進先前技術無法切割製成微細彈性絲之缺失。惟，經申請人測試發現，以上揭專利前案之技術所切割製成的彈性絲仍有若干不完善之處，有待改進。
前述之彈性絲係由彈性膜材切割形成，須先製作膜材，再自膜材切割出彈性絲。由於膜材的模量低、分子鏈排列雜亂，故該切割製成的絲同樣模量低、分子鏈排列雜亂，容易因外界因素而裂解進而導致斷裂，例如受到空氣、濕氣或紫外線照射或高溫等環境因素的影響而裂解，使用壽命不長。
再者，上述之切割製成之彈性絲，因模量低、分子鏈雜亂，其斷裂伸率過大，例如可拉伸300%至400%長，且經拉伸後無法回復原有的長度，不適合於衣服類的紡織品使用。
為降低切割製成的絲之斷裂伸率，一種解決方法係以數條紗線包住該絲，形成複合紗。然而包覆紗線之方式雖能藉由紗線限制該絲的低應力彈性伸縮作用，卻造成成品的線徑過粗，不再是微細的絲，且包覆紗線後將影響觸感，不適合用於編織衣服。此外，該複合紗的紗線並無法防止絲裂解。
再者，若絲設置玻璃微珠而具有反光效果，或絲製成具有夜光功能時，於反光或夜光的絲外周包覆紗線將大大阻礙絲的反光亮度或夜光亮度，甚至喪失其反光與夜光效果，影響絲的使用功能。
發明人為改進以切割方式製成的絲的缺失，進而研發出本發明。
本發明之主要目的在於提供一種切割製成的絲，使該絲具有優異的物理性質，以供紡織品使用。
本發明之另一目的在於提供一種切割製成的絲，該絲具有至少一功能性塗層，本發明使此種以切割製成且具有功能性塗層的絲具有優異的機械性能。
本發明之又一目的在於提供一種細化切割製成的絲之製法，讓切割製成的絲具有較佳的物理性質，適合紡織品使用。且若所述的絲具有功能性塗層，本發明之製法仍保有絲的塗層所提供的功能。
本發明所提供的一種絲，係自一膜材切割形成的微細的絲，並經熱拉伸定型；該絲之橫斷面係呈橢圓形，且其斷面結構具有： 一基層，斷面呈橢圓形，其一對相反側的表面係形成二伸展表面；至少一塗層，以塗佈或電鍍的方式設於該基層的至少一伸展表面，並以具有熱塑性彈性體之黏性材料黏著於該基層的表面。
經熱拉伸及定型製成後的本發明的絲具有優良的物理性質，包括：強度高、彈性回復率高、斷裂伸率低，且模量高，於低應力狀況下較不易產生形變。該絲對於環境中的不利因素的耐受性高、不易水裂解、光裂解及空氣裂解，使用壽命長，可直接使用於紡織品。該黏著層可隨著該絲拉伸，確保該塗層黏著於該基層上。
經拉伸及細化後的該絲形成多數的高分子鏈結晶區及較多的順向高分子鏈，且有較高的模量，不易形變，具有優良的物理性質，可直接使用於紡織品。且該絲可直接使用，不需包覆紗線，因此，不會減損或阻礙該塗層的功能，例如所述的塗層提供反光或夜光的功能、或金屬色澤的功能、或導電功能。
經拉伸及細化後，於該絲的表面，該功能性塗層具有較大的比表面積，提高塗層於該絲的表面的面積比例。
較佳地，該黏性材料係混合於該塗層中；或該絲另包含有：至少一黏著層，為熱塑性彈性體之材質，具伸展性；該至少一塗層藉由所述的黏著層黏著於該基層的至少一伸展表面。
較佳地，該基層為熱塑性彈性體之材質，使該絲具有彈性，該絲拉伸10%時，其彈性回復率至少為96%。該絲的斷裂伸率在100%以內，即拉伸一倍的長度後斷裂，例如，10公分的彈性絲拉伸成20公分時(拉長10公分)斷裂。
較佳地，該基層為低彈性及低伸展性的膜材。
所述的塗層為功能性塗層，為具有微小反光元件(玻璃微珠)的反光層或具有夜光粒子的夜光層或具有金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
本發明所提供之一種絲的製法，該絲由膜材切割製成並拉伸細化，該製法包含有：一、製備一膜材，該膜材具有一膜狀基層以及至少一膜狀塗層，該膜狀基層為熱塑性的塑膠材質；該至少一膜狀塗層以具有熱塑性彈性體之黏性材料黏著於該膜狀基層的至少一表面；二、將該膜材切割出數條微細的絲，各該絲的斷面呈矩形；三、對所述的絲施以熱拉伸，使該絲受熱伸長及細化；四、對拉伸後之該絲施予熱定型，提高該絲的熱穩定性，使其受熱後不會有過大的收縮；以及五、冷卻該絲，以製成成品；該拉伸及細化後的絲的橫斷面呈橢圓形。
藉此，可製成前述的絲，具有前述的物理性質及使用功效。且藉由拉伸之方式，可突破切割設備的切割極限，製造出線徑更小的絲，提供更好的觸感及更廣泛的使用範圍。
該至少一膜狀塗層至少位於該拉伸後的絲的頂側或底側表面，且拉伸後，該塗層伸展成更大的比表面積。
較佳地，該黏性材料係混合於該膜狀塗層中；或該膜材另包含有：至少一黏著層，為熱塑性彈性體之材質；該至少一膜狀塗層以該至少一黏著層黏著於該基層。
該製法係以滾輪連續性地牽引該絲進行熱拉伸、熱定型及冷卻的程序。
該絲經拉伸後的細化程度界於50~150%。
經拉伸及細化後的該絲的基層的內部有多數高分子鏈結晶區及較多的順向高分子鏈。
10(10A、10B、10C):絲
12(12A、12B、12C):基層
14:黏著層
16、16’:功能性塗層
161:玻璃微珠(反光元件)
20(20A、20B、20C):絲
22(22A、22B、22C):基層
221:伸展表面
23:結晶區
24:順向高分子鏈
26:不規則排列高分子鏈
30(30A、30B、30C):膜材
32(32A、32B、32C):膜狀基層
34:黏著層
36、36’:膜狀塗層
37:滾輪
38:刀具
P:平面
Y:高度
W:寬度
T:厚度
40:流體槽
42:抽風設備
44、46:電加熱器
C:冷卻
D:熱牽引(熱拉伸)
D1:第一道拉伸
D2:第二道拉伸
F:熱定型
G:側
H1~H3:溫度
R1至R4:第一組至第四組滾輪
S1~S4:第一轉速至第四轉速
K、U:捲
X:橫軸
Z:縱軸
本發明之目的、特徵以及所達成之功效可由下述之較佳實施例之說明及圖式獲得瞭解，其中：圖1係本發明一較佳實施例之一種絲之立體示意圖，該絲係切割製成且未細化。
圖2顯示用以製作圖1之絲之熱塑性膜材之立體示意圖，並顯示若干刀具的示意圖。
圖3係本發明第二較佳實施例之一種絲之立體示意圖，該絲係切割製成且未細化。
圖4顯示用以製作圖3之絲之熱塑性膜材之立體示意圖，並顯示若干刀具的示意圖。
圖5係圖1及圖3的較佳實施例的絲之橫剖面之示意圖。
圖6顯示圖1及圖3之絲之切割製造方法之示意圖。
圖7顯示圖1切割製成的絲之應力-應變曲線圖。
圖8係本發明一較佳實施例細化絲之製造流程的示意圖。
圖9顯示圖1及圖3的絲經圖8之製程細化後之橫向剖面示意圖。
圖10係圖1的絲經細化後的絲，其基層之縱向剖面示意圖。
圖11係圖9之拉伸後的彈性絲之應力-應變曲線圖。
圖12顯示另一切割後且未拉伸細化的絲的剖面示意圖。
圖13顯示圖12的絲經拉伸細化後的剖面示意圖。
圖14係本發明第三較佳實施例之一種絲之立體示意圖，該絲係切割製成且未細化。
圖15顯示用以製作圖14之絲之熱塑性膜材之立體示意圖。
圖16顯示圖14的絲經圖8之製程細化後之橫向剖面示意圖。
圖17顯示未拉伸的絲的顯微照片。
圖18顯示未拉伸的絲及拉伸後的絲的顯微照片。
圖19顯示未拉伸的絲及拉伸後的絲的顯微結構照片。
本發明係針對切割製成的絲之發明，本發明自膜材切割製成絲，並將切割製成的絲細化，以提高切割製成的絲的物理性質及對環境的耐受力，使其能使用於紡織品。
本發明將切割製成的絲細化成可供紡織領域使用的絲，本說明書以標號10統稱切割製成但未細化的絲，其中，標號10A指具彈性的絲，而標號10B指伸縮彈性低及延展性低的絲；標號10C為未細化的絲。本發明以標號20統稱已細化的絲，為上述未細化的絲10細化後的成品，其中，標號20A指已細化的具彈性的絲，而標號20B指已細化的低伸縮彈性、低延展性的絲。標號20C為細化後的絲。本發明以標號12統稱未細化前的絲10的基層，其中：標號12A指未細化的且具彈性的基層，而標號12B指未細化的且低伸縮彈性或低延展性的基層，標號22統稱經細化的絲20的基層，其中，標號22A指已細化且具彈性的基層，而標號22B指已細化的且低伸縮彈 性或低延展性的基層；標號22C可為具彈性或低伸展性的基層。本說明書以標號30統稱用以切割成絲10的膜材，其中：標號30A為具彈性的膜材；而標號30B為低彈性及低延展性的膜材；標號30C為具彈性或低伸展性的膜材。
圖1係本發明一較佳實施例之以切割製成的絲10(10A)，具有相當的長度，可長達三千公尺至四千公尺。圖1的絲10A具有彈性，且於橫斷面為多層的結構，具有一基層12A、至少一黏著層14及至少一功能性塗層16。該基層12A之一對相反側的表面，例如頂面與底面，係定義為基層的設置表面，所述之至少一功能性塗層16係以該至少一黏著層14黏著於該基層12A的至少一設置表面。本發明較佳實施例的絲10A具有二功能性塗層16，分別以二黏著層14黏著於該基層的頂側的設置表面及底側的設置表面。基層12A的另一對相反側的表面，例如二側面，為切割所形成的表面。
該基層12A為熱塑性彈性體材質的材料，例如熱塑性聚烯烴(TPO，Thermoplastic polyolefin)的彈性材料，具體而言，例如，但不為限，TPU(熱塑性聚氨酯，Thermoplastic polyurethanes)、TPE(熱塑性彈性體，Thermoplastic Elastomer)、TPOE(熱塑性聚烯烴彈性體，Thermoplastic Polyolefin Elastomer)、TPEU(熱塑性聚醚基聚氨酯彈性體，Thermoplastic Polyether-based Urethane Elastomer)等材質的塑膠彈性體，或為TPU基(TPU base)的熱熔膠的彈性體。該基層12A為該絲10A的伸縮彈性的基礎，使該絲10A成為彈性絲。
各該黏著層14為熱塑性彈性體材質的黏著劑，具彈性及伸展性，例如，但不以此為限，TPU的熱熔膠。
各該功能性塗層16為以塗佈方式所形成的塗層，並具有特定功能，所述的功能性塗層可為有機物或無機物，例如夜光層、反光層、金屬色澤的塗層或導電層。所述的夜光層為包含有夜光粒子的塗層，例如夜光(luminescent)粒子與高分子樹脂之混合液混合形成的塗層，提供夜光效果，所述的樹脂可為聚胺酯(PU，Polyurethane)樹脂。所述的反光層為微小反光元件(例如玻璃微珠)形成的塗層，塗佈於基層12A的設置表面，提供反光作用。所述的金屬色層的塗層可為鋁粉與聚氨酯(Polyurethane，PU)的混合物，經電鍍或塗佈方式設於基層10A頂側或底側的設置表面，以使絲10A的表面具有亮麗的金屬表面的效果，該聚氨酯為塗層的基材，該鋁粉混合於該基材中。依鋁粉的顏色，該金屬色澤的塗層可製成金、銀、紅、藍、綠、橙等各種顏色。所述導電性的塗層可為導電漿塗層，以塗佈或電鍍方式設於該基層12A的頂側或底側的設置表面，並藉由黏著層14黏著於基層上。如圖5所示，本實施例的功能性塗層16以玻璃微珠161形成的反光層為例。該二功能性塗層16可為相同功能的塗層，例如均為夜光層或均為反光層；亦可為不同功能的塗層，例如，一個功能性塗層為夜光層，而另一功能性塗層為反光層。
圖1的彈性絲10A係以圖2所示的具彈性的膜材30A切割製成，該膜材30A為熱塑性彈性體製成的薄膜(以下稱熱塑性彈性膜材或簡稱彈性膜材)，具有一具彈性的膜狀基層32A以及設於該膜狀基層30A的至少一表面(頂側或底側表面)的至少一黏著層34與至少一膜狀塗層36，該膜狀塗層為膜狀的功能層。該熱塑性彈性膜材30A具有二膜狀功能層36，以二黏著層34黏著於該膜狀基層 32A的頂側與底側的表面。該膜狀基層32A的材質與前述的絲10A的基層12A的材質相同，為熱塑性彈性體材料，請參前文所述。各該黏著層34的材質與前述的黏著層14相同，為熱塑性彈性體材質的黏著劑，請參前文所述。各該膜狀功能層36的材質或成分與前述的功能性塗層16相同，可為反光塗層、夜光塗層、具金屬色澤的塗層或具導電性的塗層，如前文所述。
該彈性膜材30A經圖6的切割方法切割製成複數條彈性絲10A，彈性膜材30A經由滾輪37輸送，復經至少一列刀具38切割，製成複數條彈性絲10A。如圖1及圖5所示，由於彈性絲10A係切割形成，其橫斷面呈矩形，其二側面為切割的平面P，而其頂面與底面為該彈性膜材30A的頂面與底面。圖5所示的彈性絲10A的二功能性塗層16均為反光層，具有玻璃微珠161；圖17顯示該彈性絲10A的顯微照片。於本較佳實施例，彈性膜材30A之厚度Y為0.22mm，而相鄰二刀具38之間的刀距(刀尖之間的距離)為0.25mm，因此，切割製成的該彈性絲10A的寬度W為0.25mm，而厚度T為0.22mm。受限於切割機械的物理限制，相鄰二刀具38之間的刀距必須大於彈性膜材10A的厚度，始能進行切割；若刀距小於彈性膜材的厚度，彈性膜材將被擠壓於刀具之間，彈性膜材與刀具之間產生相當大的壓力及摩擦力，造成彈性膜材卡死於刀具中，甚至造成刀具斷裂，無法進行切割。因此，切割製成的彈性絲10A的線徑有物理上的限制。
由於該彈性絲10A係由前述的彈性膜材30A割製成，該彈性膜材30A由液態狀的混合物定型形成，其內部的分子鏈雜亂，且對環境的耐受性低，無法抵抗紫外線、氧氣、水份、濕氣等 環境因素的影響，該彈性絲10A受到紫外線照射、在大氣中、在水中或在濕氣高的環境中，其分子鏈容易裂解、斷裂，使用壽命短。
因該彈性絲10A的分子鏈雜亂、排列不規則，且幾乎沒有高分子鏈結晶區，其初始模量低，斷裂伸率(elongation)高，可達250%~300%，亦即，10公分長的該彈性絲拉長至35公分(伸率250%)或40公分(伸率300%)才斷裂。圖7顯示該彈性絲10的應力-應變曲線圖，由於其初始模量低，容易受力變形。
肇因於該彈性絲的分子鏈雜亂，其彈性回復率甚差，例如，將10公分長的該彈性絲10A拉伸至11公分時(拉長10%)，釋放拉力後，該彈性絲10A僅些微回縮為10.8公分，無法回復原本的10公分長度。由於拉伸後無法回復原長度，彈性絲便成懸垂狀，無法使用於紡織品。
請參閱圖8，本發明對上述之彈性絲10A進一步施以熱牽伸(熱拉伸)的製程，以增強其機械性能與物理性能。於彈性絲10A的融點以下的溫度，例如60~120℃的溫度，對基層12A為橡膠態的彈性絲10A進行牽伸(牽引及拉伸)，使該彈性絲10A細化並重組該基層12A的分子鏈與內部結構，例如，將彈性絲10由750丹尼(denier)細化至500~300丹尼，其細化程度界於50%~150%。經熱牽伸(熱拉伸)後，獲得細化後的彈性絲20A成品，具有優良的機械性能與物理性能，可使用於紡織工藝。以下詳細說明本發明之較佳實施例之熱牽伸、細化彈性絲之製法。
彈性絲10A經圖6之切割作業切割製成後，可先捲收成捲K，接著再進行圖8的熱牽伸(熱拉伸)的製程；亦或，彈性絲10A經切割後，不經捲收，直接進行圖8的熱牽伸(熱拉伸)作業。
本發明以60℃以上、彈性絲的融點以下的溫度，對切割製成的彈性絲10A施予熱牽伸(熱拉伸)D程序、熱定型F程序，之後對拉伸細化後的彈性絲施予冷卻C程序，以獲得細化後的彈性絲20。圖8之實施例以若干組滾輪R1、R2、R3及R4牽引且拉伸該彈性絲10A，藉由不同轉速的滾輪拉伸及定型彈性絲。下文說明本發明的熱牽伸製程。
如前所述，本發明先將彈性絲10A進行熱牽引(熱拉伸)D(以下簡稱牽伸或拉伸)，復將熱拉伸後的彈性絲實施熱定型F，接著將彈性絲冷卻C，使其結構穩定，便可細化完成彈性絲20A最終產品。前述的熱拉伸D可於一道或一道以上的拉伸程序中完成，本實施例係以二道拉伸D1、D2程序拉伸彈性絲10A。該第一組滾輪R1以一第一轉速S1輸送彈性絲10A，而該第二組滾輪R2以一第二轉速S2牽引該彈性絲10A；接著，該第三組滾輪R3以一第三轉速S3牽引該彈性絲10A，該第一組滾輪R1至第三組滾輪R3之間係拉伸該彈性絲10A，於熱拉伸D程序後，於第三組滾輪R3及第四組滾輪R4之間對彈性絲實施熱定型F程序，並使該彈性絲略微收縮。之後，經冷卻C程序製成本發明的彈性絲20A。
下文說明上述的製程，其中，滾輪的轉速S1~S4為例示而非限制，該第一組滾輪R1以10m/min(每分鐘10公尺)的轉速S1輸送該彈性絲10A，而第二組滾輪R2以40m/min(每分鐘40公尺)的轉速S2牽引彈性絲，第二組滾輪R2及第一組滾輪R1之間對該彈性絲10A進行第一道拉伸D1，並將彈性絲10A拉伸300%(即拉長300%)；第三組滾輪R3以48m/min的轉速S3牽引彈性絲，第三組滾輪R3及第二組滾輪R2之間對該彈性絲10A進行第二道拉伸D2， 將彈性絲更拉伸20%。本發明之熱拉伸D程序將彈性絲的長度拉長200%至450%。
本實施例以二道拉伸D1、D2程序拉伸彈性絲10A，使得彈性絲的伸展更為穩定。第一道拉伸D1以較大的拉伸倍率拉伸該彈性絲，經第一道拉伸D1後，第二道拉伸D2以較小的拉伸倍率拉伸彈性絲。透過該二道拉伸D1、D2，彈性絲10A被細化，線徑變細，丹尼數降低，包含基層12A被細化，且經拉伸D後，彈性絲10A的基層12A的高分子鏈順向(沿著彈性絲的縱向)排列。該熱牽伸D程序將該彈性絲10A的丹尼數至少降低一半，例如，將彈性絲10A拉伸300%或400%(例如將10公分長的彈性絲拉長至40公分或50公分)，使彈性絲由例如800丹尼降至例如300丹尼或300丹尼以下，丹尼數為拉伸前的0.375倍。以圖1之彈性絲為例，未拉伸前的該彈性絲10A的截面積為0.055mm2(寬度W：0.25mm x厚度T：0.22mm)，經熱牽伸D後，如圖9所示，彈性絲20A的截面積成為0.0275mm2，線徑變細，丹尼數大幅降低。
於拉伸D過程中，以加熱器利用氣體或液體為媒介對彈性絲10A提供熱能，使彈性絲各部位的分子鏈於活躍的狀態下進行拉伸。拉伸細化後，如圖10所示，該彈性絲20的基層22A獲得多數高分子鏈的結晶區23及順向排列的高分子鏈24，僅剩下少量的不規則排列的高分子鏈26，使得彈性絲的物理性質獲得提升，順向的高分子鏈24沿著彈性絲的縱向排列。本實施例於第1道拉伸D1時，以一流體槽40承裝液體，並以60~100℃溫度H1的液體(例如熱水)加熱彈性絲，而於第2道拉伸D2時，以電加熱器44提供100~120℃溫度H2的熱風加熱彈性絲。熱水的熱交換速度快，故第1道拉伸D 時，可快速及均勻地將彈性絲10加熱至熱拉伸的溫度，而第2道拉伸D2時，電加熱器44則提供較高的溫度H2持續加熱彈性絲。
由於本實施例於第1道拉伸D1時以熱水加熱彈性絲，故可於該流體槽40及第二組滾輪R2之間設置一抽風設備42或一吹風設備，於彈性絲離開該流體槽40後，將彈性絲的水氣抽掉或吹掉，以去除危險因子。
該彈性絲10A經拉伸後係消除其內應力，接著，於第三組滾輪R3及第四組滾輪R4之間進行該熱定型F程序，使彈性絲10A的基層22A定型於拉伸後的狀態，令基層的內部結構保持前述的高分子鏈結晶區23與順向排列的分子鏈24，於熱定型F程序中，以加熱設備，例如一電加熱器46提供溫度H3對彈性絲10A加熱，使彈性絲於該溫度H3中記憶及定型熱牽伸後的狀態及內部結構，該熱定型F的溫度H3係大於熱拉伸D程序的溫度，但不超過彈性絲的熔點，例如80~140℃，以100~140℃為佳。該第四組滾輪R4之第四轉速S4係不超過第三組滾輪R3的第三轉速S3，且相同或略小於轉速S3，故熱定型F程序中並不拉伸彈性絲。該第四轉速S4於本實施例為46m/min(每分鐘46公尺)，略小於第三轉速S3，如此，於熱定型F階段中，彈性絲將回縮一點點，使製成後的彈性絲於使用時對熱更為穩定。經熱定型後，提高該彈性絲的熱穩定性，使彈性絲受熱後不會有過大的收縮，以穩定彈性絲於後段加工(例如作為縫線、繡線等)受熱的收縮率。
再者，為防止拉伸後之彈性絲產生靜電，可於拉伸D程序中(例如第二組滾輪R2與第三組滾輪R3之間)，或於定性F階段中設置靜電消除裝置，以消除彈性絲的靜電。
經過熱定型F的定型階段後，對彈性絲施以冷卻C程序，以製成本發明之彈性絲20A，之後，可將彈性絲20A捲收成捲U，以待使用。本實施例係以氣冷冷卻彈性絲，例如以冷氣房的溫度(例如18~28℃)冷卻彈性絲。該等滾輪R1~R4一連貫地牽引該彈性絲完成熱拉伸、熱定型及冷卻等製程。
圖1的彈性絲10A經熱牽伸、細化後製成圖9所示的彈性絲20A，於斷面結構上，該彈性絲20A之基層22A的頂側與底側的設置表面係形成拉伸後的伸展表面221，所述的伸展表面221具有因拉伸而形成的弧度/曲度；該基層22A頂側及底側的伸展表面221係具有二功能性塗層16，圖9所示的塗層16為具有玻璃微珠161的反光層，該二反光層16係以二黏著層14黏著於基層22A。經拉伸及細化後，彈性絲20的線徑變細、丹尼數降低，且彈性絲20之橫斷面呈橢圓形，不再是矩形，彈性絲的另一對相反側，即切割所形成的二側G的面係呈弧形。
圖12及圖13分別顯示本發明另一種絲的剖面示意圖，其中，圖12的絲10為切割製成但未拉伸細化，其斷面呈矩形。而圖13的絲20為圖12的絲10經上述的拉伸D、熱定型F及冷卻C等程序製成，該絲20的斷面形狀呈橢圓形。圖12及圖13用於顯示非反光功能的塗層16，例如夜光塗層、金屬色澤的塗層或導電性塗層，該等塗層係呈膜狀，夜光粒子或鋁粉或導電漿的導電物質係存在於該塗層中。
如圖9及圖13所示，經拉伸及細化後，絲20的斷面形狀及基層22的橫斷面形狀均呈橢圓形，該二功能性塗層16及該二黏 著層14係伸展成更大的比表面積。若塗層16為夜光或反光塗層時，拉伸後的發光或反光面積更廣。
塗層16及黏著層14與基層22一起拉伸，細化後的絲20的該二塗層16及該二黏著層14係呈弧形，且該二塗層16藉由該二黏著層14黏著於該基層22的伸展表面221，塗層16及黏著層14順著基層22的伸展表面221的弧度/曲度而設置於基層上。由於該二黏著層14係以熱塑性彈性體的材質製成，因此，該絲10伸長時，該二黏著層14可隨著該基層22伸展而不斷裂，確保功能性塗層16，尤其是玻璃微珠161，得以保持黏著於基層22上而不掉落或分離。
圖18及圖19顥示未熱牽伸(熱拉伸)的彈性絲10及經熱牽伸(熱拉伸)的彈性絲20的顯微照片。圖18以頂視之角度拍攝彈性絲10及20，經熱牽伸、細化的彈性絲20，其丹尼數降至未熱牽伸的彈性絲10的一半以下，且線徑較彈性絲10更細。
圖19呈現彈性絲10與彈性絲20的端視狀態的顯微結構，彈性絲10之橫斷面係呈矩形；而經拉伸、細化後的彈性絲20的橫斷面呈橢圓形，彈性絲20的二側G呈弧形。如圖9及圖13所示，牽伸後的絲20(20A、20B)之橢圓形橫斷面具有二個不同長度的軸向，以圖9及圖13為準，其二側方向的橫軸X與上下方向的縱軸Z，其中，橫軸X的長度係大於縱軸Z。
本發明所製成之該拉伸及細化後的彈性絲20A之基層22A內部結構產生高分子鏈結晶區23及順向的高分子鏈24，僅剩下少量的不規則狀分子鏈26。本發明消除彈性絲10A中的不規則排列的分子鏈，將不規則排列的分子鏈轉換成該結晶區23及順向分子鏈24，提昇彈性絲20A的物理性質，包括提高彈性絲20的強度與初 始模量、提高彈性回復率、降低斷裂伸率，及提高對環境的耐受性，可承受紫外線照射、以及承受水氣、空氣的影響而不裂解，使用壽命長。該結晶區23及順向分子鏈24可提高彈性絲20所能承受的拉力，增加其強度，其強度可增加1.3~2倍，使彈性絲20A更為強壯。圖11顯示經熱拉伸及熱定型製成後的彈性絲20A的應力-應變曲線圖，其初始模量高、斷裂伸率低，不容易受力變形。
該順向的分子鏈24強化彈性絲20A的彈性回復力，本發明製成的彈性絲20A進行10%的拉伸，例如，10公分的彈性絲20A拉伸至11公分，幾乎可100%彈性回復，即回復10公分。若拉伸20%，即由10公分拉伸至12公分，其彈性回復率亦高達97%，亦即，彈性回復的長度為10.03公分。因此，彈性絲20A拉伸10%的彈性回復率至少96%以上，拉伸20%的彈性回復率至少95%以上。
由於消除不規則排列的分子鏈，得以降低所製成的彈性絲20A的彈性，由細化前的彈性絲10的300%的斷裂伸率，降至細化後的彈性絲20的150%的斷裂伸率，斷裂伸率限縮於二倍(200%)以內。
圖3係本發明第二較佳實施例之以切割製成的絲10B，該絲10B之伸縮彈性低、伸展性低。該絲10B之橫斷面為多層的結構，具有一基層12B、至少一黏著層14及至少一功能性塗層16。本較佳實施例的絲10B具有二功能性塗層16，分別以二黏著層14黏著於該基層的頂側的設置表面及底側的設置底面。
該基層12B由伸縮彈性低、伸展性低的熱塑性塑膠材質製成，例如尼龍(Nylon)、或聚酯材料，例如PET(聚對苯二甲 酸乙二酯，Polyethylene terephthalate)。該基層12B為該絲10B的主體。
各該黏著層14為熱塑性彈性體材質的黏著劑，具伸縮彈性，例如，但不以此為限，TPU的熱熔膠。
各該功能性塗層16為以塗佈方式所形成的塗層，並具有特定功能，所述的功能性塗層可為夜光層、反光層、金屬色澤的塗層或導電層，本實施例之功能性塗層16與第一較佳實施例同，請參第一實施例的說明。
圖3的絲10B係以圖4所示的熱塑性膜材30B切割製成，該膜材30B之伸縮彈性低、伸展性低，具有一膜狀基層32B以及設於該膜狀基層30B至少一表面(頂側或底側表面)的至少一黏著層34與至少一膜狀功能層36。該熱塑性膜材30B具有二膜狀功能層36，以二黏著層34黏著於該膜狀基層32B的頂側與底側的表面。該膜狀基層32B的材質與前述的絲10B的基層12B的材質相同。各該黏著層34的材質與前述的黏著層14相同。各該膜狀功能層36的材質或成分與前述的功能性塗層16相同，可為反光塗層、夜光塗層、具金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
該膜材30B同樣以圖6的切割方法切割製成複數條絲10B，切割製成的該絲10B如圖5及圖12所示，其橫斷面呈矩形、二側面為切割的平面P，而其頂面與底面為該膜材30B的頂面與底面，該絲10B的顯微照片亦如圖17至圖19所示。本較佳實施例之膜材30B之厚度Y為0.22mm，而相鄰二刀具38之間的刀距(刀尖之間的距離)為0.25mm，因此，切割製成的該絲10B的寬度W為0.25mm，而厚度T為0.22mm。
該絲10B同樣以圖8的熱牽伸(熱拉伸)D程序、熱定型F程序、以及冷卻C程序，獲得細化後的絲20B，如圖9及圖13所示，該絲20係拉伸150%或300%(例如將10公分長的絲拉長至25公分或40公分)，絲的細化程度界於50~150%。圖8之製程之詳細內容請參閱第一較佳實施例所述。該絲20B的斷面呈橢圓形，具有二個不同長度的軸向X及Z，且其一對相反側，例如圖所示的左右二側G呈弧形，該絲20B的顯微照片如圖18、19所示。該基層22B的斷面亦呈橢圓形。拉伸及細化後的該絲20B的線徑變細、丹尼數至少降低一半，包含其基層22B被細化，且經圖8之製程後，該絲20B的基層22B之內部結構亦如圖10所示，具有多數高分子鏈的結晶區23及順向排列的高分子鏈24，僅剩下少量的不規則排列的高分子鏈26，使得該絲20B的物理性質獲得提升，包括提高絲20B的強度與初始模量、降低斷裂伸率，及提高對環境的耐受性，可承受紫外線照射、水氣、空氣的影響而不裂解，使用壽命長，以及提高絲20B所能承受的拉力，增加其強度，其強度可增加1.3~2倍。
細化後的絲20B的該二塗層16及該二黏著層14呈弧形，且該二塗層16藉由該二黏著層14黏著於該基層22B的伸展表面221。由於該二黏著層14為熱塑性彈性體之材質，因此，該二黏著層14可隨著該基層22B伸展而不斷裂，使功能性塗層16，尤其是玻璃微珠161，得以保持黏著於基層22B上而不掉落或分離。
請參閱圖14，係本發明第三較佳實施例之以切割製成但未細化的絲10C(10)，該絲具有一基層12C，一或二功能性塗層16’塗佈或鍍著於該基層的頂側或/及底側的設置表面，該絲10C(10)的二側為切割的平面P。該絲10C(10)的顯微結構可參考圖 17至圖19所示。該基層12C可為第一較佳實施例所述之具有彈性的基層12A、或第二較佳實施例所述的低彈性、低伸展性的基層12B。各該塗層16’具有一高分子樹脂材質的基材，例如聚胺酯樹脂，該基材內並混合夜光粒子、或鋁粉，或為導電漿，且該塗層中並混合有熱塑性彈性體材質之黏性材料(未示)，所述的黏性材料為前述實施例之黏著層14的材質。該塗層16’以塗佈或鍍著的方式佈設於基層12C的至少一設置表面，並以該黏性材料黏著於該基層12C的設置表面。藉由所述的夜光粒子或鋁粉或導電漿，使該塗層成為夜光塗層或金屬光澤的塗層或導電塗層。
該絲10C係由圖15的膜材30C以圖6的製法切割製成，該膜材30C具有一膜狀基層32C以及一個或二個設於該膜狀基層32C的頂側或/及底側表面的膜狀塗層36’。該膜狀基層32C可為第一實施例的具彈性的基材32A或第二實施例的低彈性、低伸展性的基層32B；各該膜狀塗層36’的組成及成份與前述的功能性塗層16’相同，亦即，該膜狀塗層36’的基材係混合有熱塑性彈性體材質之黏性材料，並以該黏性材料黏著於膜狀基層32C。該膜狀塗層36’可為夜光塗層、具金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
該絲10C以圖8的熱牽伸(熱拉伸)D程序、熱定型F程序、以及冷卻C程序製成拉伸細化後的絲20C(20)，如圖16所示，該絲20C的物理性質可參閱前述的絲20A或絲20B。該絲20C及該基層22C的斷面呈橢圓形，且該絲20C具有二個不同長度的軸向X及Z，其二側G呈弧形。該絲20C(20)的顯微結構可參考圖18、圖19所示。該基層22B的斷面亦呈弧形。拉伸及細化後的該絲20C的線徑變細、丹尼數大幅降低，且該基層22C之內部結構亦如圖10所示，具有多 數高分子鏈的結晶區23及順向排列的高分子鏈24，及少量的不規則排列的高分子鏈26，使得該絲20C的物理性質獲得提升，且不受不利因素的影響，故不裂解，使用壽命長倍。
該二塗層16’以熱塑性彈性體之黏性材料黏著於該基層22C，於拉伸過程中，該黏性材料可隨基層22C伸展而不斷裂，使功能性塗層16’保持黏著於基層22C上而不掉落或分離。
本發明所製成之絲20(20A、20B、20C)的強度高、斷裂伸率低、初始模量高、彈性回復率高，具有各種優異的物理性質，可直接作為紡織品的主線(面線)，以及直接作為縫線、繡線或提花用的線使用。該絲20(20A、20B、20C)可直接使用，不需另外以紗線包住絲，絲20直接裸露，故其夜光或反光的塗層不會受到阻礙，保持其夜光或反光功能的完整。
本發明所製成之絲，其功能性塗層(16、16’)具有更大的比表面積，增加塗層於絲的表面的面積比例，從而讓塗層的功能更為提升。
玻璃微珠的反光層只能藉由塗佈的方法才能形成於膜材12及絲10的表面，因此，欲製成表面具玻璃微珠161的絲，唯有利用塗佈的方式將玻璃微珠塗層塗佈於膜材30(30A、30B)上，再藉由切割的方式製成。本發明之熱牽伸的製法尤其適用於功能性塗層只能以塗佈方式形成於膜材的表面、再進行切割作業製成的絲。
本發明的絲自熱塑性膜材切割並經熱拉伸細化製成，其線徑更細，可製成較切割方法更細的絲，觸感更佳，適用範圍更廣。
上揭諸實施例僅係說明本發明之特徵而非限制，舉凡由本發明之等效修改，均應視為本發明之保護範圍。
20(20A、20B):彈性絲
22(22A、22B):基層
221:伸展表面
14:黏著層
16:功能性塗層
161:玻璃微珠
G:側
X:橫軸
Z:縱軸

Claims (27)

  1. 一種由膜材切割製成並細化的絲，該絲係自一膜材切割形成的微細的絲，並經拉伸定型；該絲之橫斷面係呈橢圓形，其斷面結構具有：一基層，斷面呈橢圓形，其一對相反側的表面係形成二伸展表面，具有弧度；至少一塗層，以塗佈或鍍著的方式設於該基層的至少一伸展表面，並以具有熱塑性彈性體之黏性材料黏著於該基層的至少一伸展表面；所述的塗層順著所述的伸展表面黏設於該基層上。
  2. 如請求項1所述之絲，其中：該黏性材料係混合於該塗層中。
  3. 如請求項1所述之絲，另包含有：至少一黏著層，為熱塑性彈性體之材質，具伸展性，所述的黏著層設於該基層的至少一伸展表面；該至少一塗層藉由所述的黏著層黏著於該基層的至少一伸展表面。
  4. 如請求項1或3任一項所述之絲，其中：該基層內部結構具有多數高分子鏈結晶區及順向的高分子鏈。
  5. 如請求項1或3任一項所述之絲，其中：該絲的該基層為熱塑性彈性體之材質，使該絲形成一具彈性的絲。
  6. 如請求項5所述之絲，其中：該絲拉伸10%時，其彈性回復率至少為96%。
  7. 如請求項5所述之絲，其中：該絲的斷裂伸率為100%以內。
  8. 如請求項1或2所述之絲，其中：所述的塗層為功能性塗層，為具有夜光粒子的夜光層或具有金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
  9. 如請求項3所述之絲，其中：所述的塗層為功能性塗層，為具有玻璃微珠的反光層或具有夜光粒子的夜光層或具有金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
  10. 如請求項1至3任一項所述之絲，其中：該絲的該基層為熱塑性之塑膠材質，使該絲形成一彈性低及伸展性低的絲。
  11. 如請求項1或2所述之絲，其中：該絲具有二塗層，分別黏著於該基層的該二伸展表面。
  12. 如請求項3所述之絲，其中：該絲具有二黏著層及二塗層，該二塗層分別藉由該二黏著層黏著於該基層的該二伸展表面。
  13. 如請求項5所述之絲，其中：該基層為熱塑性聚烯烴(TPO)的彈性材料、熱塑性聚氨酯(TPU)、熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚烯烴彈性體(TPEO)、熱塑性聚醚基聚氨酯彈性體(TPEU)、或為熱塑性聚氨酯基(TPU基)的彈性體。
  14. 如請求項10所述之絲，其中：該基層為尼龍(Nylon)、聚酯材料、或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
  15. 一種由膜材切割製成並細化的絲的製法，包含有下列步驟：一、製備一膜材，該膜材具有一膜狀基層以及至少一膜狀塗層，該膜狀基層為熱塑性的塑膠材質；該至少一膜狀塗層以具有 熱塑性彈性體之黏性材料黏著於該膜狀基層的頂側或底側的表面；二、將該膜材切割出數條微細的絲，各該絲的斷面呈矩形，且其二側面為切割的平面；三、熱拉伸程序，對所述的絲施以熱拉伸，以至少一道拉伸來拉伸該絲，使該絲受熱伸長及細化；四、熱定型程序，對經熱拉伸之該絲施予熱定型，穩定該絲；以及五、冷卻該絲，以製成該絲的成品；該拉伸及細化後的絲的橫斷面呈橢圓形。
  16. 如請求項15所述之製法，其中：該黏性材料係混合於該膜狀塗層中。
  17. 如請求項15所述之製法，其中：該膜材另包含有：至少一黏著層，為熱塑性彈性體之材質；該至少一膜狀塗層以該至少一黏著層黏著於該膜狀基層的頂側或底側的表面。
  18. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：於步驟三之熱拉伸程序中，對該絲施以至少二道拉伸，包括第一道拉伸及第二道拉伸，該第二道拉伸的拉伸倍率小於該第一道拉伸的拉伸倍率。
  19. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：步驟三之熱拉伸程序中，以氣態或液態的流體加熱該絲。
  20. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：該熱拉伸程序中係以液態的流體加熱該絲，於絲離開該加熱用的液態流體後，以一吹風設備或一抽風設備除去該絲上的流體。
  21. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：該絲受若干滾輪的牽引進行熱拉伸、熱定型及冷卻的程序。
  22. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：該絲經拉伸後係細化，其細化程度界於50~150%，且該絲之內部具有高分子鏈的結晶及順向的高分子鏈。
  23. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：步驟一之熱拉伸的溫度為60~120℃；該熱定型的溫度高於該熱拉伸的溫度但低於該彈性絲的熔點。
  24. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：該膜狀基層為熱塑性彈性體之材質，使該膜材具有彈性。
  25. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：該膜狀基層為熱塑性之塑膠材質，使該膜材為彈性低及伸展性低的膜材。
  26. 如請求項15或16或17所述之製法，其中：所述的膜狀塗層為功能性塗層，為具有微小反光元件的反光層或具有夜光粒子的夜光層或具有金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
  27. 如請求項24所述之製法，其中：所述的膜狀塗層為功能性塗層，為具有微小反光元件的反光層或具有夜光粒子的夜光層或具有金屬色澤的塗層或具導電性的塗層。
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