TWI836333B - 具定型截面的聚乙烯紗、功能性布料以及吸汗速乾產品 - Google Patents
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Abstract
本發明是關於一種具定型截面的聚乙烯紗、一種包含所述
聚乙烯紗的功能性布料以及一種吸汗速乾產品，且更特定言之，是關於一種可藉由其來製造具有清涼感及吸汗速乾特性的布料的具定型截面的聚乙烯紗、一種包含所述聚乙烯紗的功能性布料以及一種吸汗速乾產品。根據本發明的聚乙烯紗包含長絲，所述長絲具有中心體及基於垂直於縱向方向的截面自中心體突起的兩個或大於兩個突起部，其中聚乙烯紗的結晶度為60%至85%。
Description
以下揭示內容是關於一種具定型截面的聚乙烯紗、一種包含所述聚乙烯紗的功能性布料以及一種吸汗速乾產品，且更特定言之，是關於一種可藉由其來製造具有清涼感及吸汗速乾特性的布料的具定型截面的聚乙烯紗、一種包含所述聚乙烯紗的功能性布料以及一種吸汗速乾產品。
最近，在紡織工業中，已不僅對形成紡織物的聚合物的改良進行了研究而且對紡紗的截面的差異進行了研究，以開發具有高附加值的差異化材料。特定言之，與投入的時間及成本相比，紡紗的截面的差異在改良紡織品的物理特性方面具有較大作用。因此，已對紡紗的截面的差異進行深入研究。
同時，近來，生活水平不斷提高，且各年齡階段的人均參加各種體育活動來進行自我健康管理。因此，根據對運動衣的需求增加，已積極開發各種運動衣產品。特定言之，迫切需要開發用於運動衣的紡織材料，其可具有重量輕及透氣性的組合功能，且因此
可廣泛地用於從徒步旅行至體育活動。
在此方面，「具有極佳吸汗速乾特性及耐磨性的具定型截面的聚酯紗以及其製造方法(Shaped cross-sectional polyester yarn having excellent sweat absorption and quick drying properties and abrasion resistance and method of manufacturing the same)」揭示於韓國專利公開案第10-1808459號中，且「具有極佳吸汗速乾特性及延展性特性的具定型截面的聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維(Shaped cross-sectional polybutylene terephthalate fiber having excellent sweat absorption and quick drying properties and stretch properties)」揭示於韓國專利早期公開公開案第10-2011-0076122號中。在此具定型截面的纖維(紡紗)中，藉由使長絲的截面定型而在由長絲束構成的紡紗中形成孔，使得藉由形成於長絲之間的微孔經由毛細作用(增加通過微孔的吸收速率且擴大水擴散表面)來吸收及排出水分。亦即，使用紡紗中的毛細作用來賦予快速吸收及排出汗液的功能，亦即，吸汗速乾特性。
然而，在根據先前技術的具定型截面的紡紗的情況下，水分吸收速率不如棉紗，且因穿戴使用具定型截面的紡紗製造的產品(布料)的使用者出汗或呼吸而產生的水分並未得到充分吸收。另外，使用根據先前技術的具定型截面的紡紗製造的產品具有較低水分吸收速率，且排出至外部的水分量亦較少，此使穿戴者難以實際上感到舒適。
另外，在使用根據先前技術的具定型截面的紡紗製造的產品的情況下，布料與皮膚之間的摩擦係數因在人體活動期間未排出至外部的水分而增加，從而使得在皮膚中產生熱量。此外，大
多數根據先前技術的具定型截面的紡紗為聚酯紗，且與如上文所描述的現有聚乙烯纖維相比，不具有清涼感。因此，穿戴者感到相當溫曖且會出大量汗，此可能引起不適。
因此，進一步需要開發一種快速吸收且排出大量水分並具有清涼感的新穎紡織材料。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
(專利文獻1)韓國專利公開案第10-1808459號
(專利文獻2)韓國專利早期公開公開案第10-2011-0076122號
本發明的實施例將提供一種可藉由其製造具有清涼感及吸汗速乾特性的布料的具定型截面的聚乙烯紗、一種包含所述聚乙烯紗的功能性布料以及一種吸汗速乾產品。
在一個通用態樣中，聚乙烯紗包含長絲，所述長絲具有中心體及基於垂直於縱向方向的截面自中心體突起的兩個或大於兩個突起部，其中聚乙烯紗的結晶度為60%至85%。
基於聚乙烯紗的垂直於縱向方向的截面，由中心體形成的內切圓的第一半徑(R1)以及由中心體及中心體中的突起部形成的外接圓的第二半徑(R2)滿足以下表達式：
當根據ASTM D1238量測時，聚乙烯紗可具有1公克/10
分鐘至25公克/10分鐘的熔融指數(melt index；MI，@190℃)。
聚乙烯紗可具有5至30的多分散性指數(polydispersity index；PDI)。
當根據ASTM D2256量測時，聚乙烯紗可具有5公克/丹尼至15公克/丹尼的強度。
在另一通用態樣中，功能性布料包含聚乙烯紗。
當藉由使處於30±2℃的加熱板(T盒)在20±2℃及65±2% R.H下與處於20±2℃的功能性布料接觸來量測時，功能性布料可具有0.1瓦特/平方公分至0.5瓦特/平方公分的接觸清涼感(Q最大值)。
當在20±2℃及65±2% R.H下量測時，功能性布料可具有95瓦特/平方公尺至150瓦特/平方公尺的熱通量。
當根據作為KS K 0642 8.26的B方法的Byreck方法來量測時，功能性布料可具有80毫米/10分鐘至160毫米/10分鐘的水分吸收速率。
當根據KS K 0642 8.25的A方法來量測時，功能性布料可具有20毫米/10分鐘至50毫米/10分鐘的水分乾燥速率。
在又另一通用態樣中，使用功能性布料來製造吸汗速乾產品。
如上文所闡述，根據本發明的具定型截面的聚乙烯紗可快速地移動且排出水分並具有極佳熱導率，使得可製造具有吸汗速乾特性及清涼感兩者的布料。
此外，根據本發明的功能性布料包含具有極佳熱導率及吸汗速乾特性的聚乙烯紗，使得功能性布料具有清涼感及吸汗速
乾特性，且可快速地排出因出汗或呼吸產生的水分且可將熱量消散至外部，從而減緩濕熱感。因此，使用者可感到舒適。
1:長絲
10:中心體
10a:內切圓
30:突起部
30a:外接圓
21:底板
22a:T盒
23:布料樣本
R1:第一半徑
R2:第二半徑
圖1為根據本發明的實例1的具定型截面的聚乙烯紗的長絲的截面圖。
圖2為根據本發明的實例2的具定型截面的聚乙烯紗的長絲的截面圖。
圖3為示出用於量測布料的接觸清涼感的設備的示意圖。
圖4為示出量測布料的熱回流的熱人體模型測試的像片。
圖5為藉由放大圖1中所示出的具定型截面的聚乙烯紗的長絲的截面而獲得的光學顯微圖。
除非另外定義，否則本說明書中所使用的所有技術術語及科學術語均具有與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。將在以下描述及隨附圖式中省略對不必要地混淆本發明的要旨的已知功能及組態的描述。
此外，除非上下文另外明確指示，否則本說明書中所使用的單數形式可意欲包含複數形式。
另外，在本說明書中使用而未特別提及的單位係基於重量，且作為一實例，單位%或比率是指重量%或重量比。除非另外定義，否則重量%是指組成物中的任一種組分相對於組成物的總重
量的重量%。
另外，本說明書中所使用的數值範圍包含上限及下限以及此等限制內的所有值、自所界定範圍的形式及跨度邏輯地推導出的增量、所有雙重限制值，以及以不同形式界定的數值範圍中的上限及下限的所有可能組合。除非在本說明書中另外特定地定義，否則可歸因於捨入實驗誤差或值而出現的數值範圍中的所有值亦屬於所界定的數值範圍。
在本說明書中，表述「包括」意欲為具有與「包含」、「含有」、「具有(have/has)」以及「特徵為」等效含義的開端式過渡片語，且不排除皆不在本文中進一步列舉的元件、材料或步驟。
吸汗速乾特性意謂快速地吸收及乾燥因出汗或呼吸產生的水分，且在各種領域(諸如運動衣、工作服以及遮罩)中需要此等特性以向人體提供舒適度。
在先前技術中，使構成紡紗的長絲的截面定型以在由長絲束構成的紡紗中形成孔，從而藉由形成於長絲之間的微孔經由毛細作用向紡紗賦予吸汗速乾特性。然而，在根據先前技術的具定型截面的紡紗的情況下，水分吸收速率不如棉紗，且因穿戴使用具定型截面的紡紗製造的產品(布料)的使用者出汗或呼吸而產生的水分並未得到充分吸收。另外，使用根據先前技術的具定型截面的紡紗製造的產品具有較低水分吸收速率，且排出至外部的水分量亦較少，此使穿戴者難以實際上感到舒適。
另外，在使用根據先前技術的具定型截面的紡紗製造的產品的情況下，布料與皮膚之間的摩擦係數因在人體活動期間未排出至外部的水分而增加，從而使得在皮膚中產生熱量。此外，大
多數根據先前技術的具定型截面的紡紗為聚酯紗，且與如上文所描述的現有聚乙烯纖維相比，不具有清涼感。因此，穿戴使用根據先前技術的具定型截面的紡紗製造的產品的使用者感到相當溫曖且會出大量汗，此可能引起不適
因此，作為進行深入研究以開發可在長時間段內具有顯著極佳的吸汗速乾特性及清涼感的具有高附加值的紡紗的結果，本申請人已發現有可能製造一種在由使用者穿戴時可提供顯著極佳的舒適度的產品，此係因為所述產品藉由使用具有特定形狀的具定型截面的聚乙烯紗而具有聚乙烯的極佳吸汗速乾特性及獨特清涼感，藉此完成本發明。
本發明的聚乙烯紗包含長絲，所述長絲具有中心體及基於垂直於縱向方向的橫截面自中心體突起的兩個或大於兩個突起部。聚乙烯紗的結晶度可為60%至85%，且特定言之65%至75%。
聚乙烯紗具有以束提供的具有特定定型截面的多個長絲的結構，且藉由長絲的截面結構在紡紗中的長絲之間形成微孔，使得水分可藉由微孔經由毛細作用來平穩地吸收及排出。另外，聚乙烯紗具有獨特的聚乙烯熱導率，使得可製造具有吸汗速乾特性及清涼感的布料。
圖1示出根據本發明的例示性實施例的聚乙烯紗的長絲。
參考圖1，聚乙烯紗線包含長絲1，所述長絲1具有中心體10及基於垂直於縱向方向的截面自中心體10突起的兩個或大於兩個突起部30。如上文所描述，聚乙烯紗包含具定型截面的長絲，使得微孔可形成於紡紗中的長絲之間。
在本發明的例示性實施例中，構成聚乙烯紗的長絲為無
孔的，且孔可僅藉由長絲之間的間隙而形成於聚乙烯紗中。亦即，聚乙烯紗的孔隙率可藉由形成於長絲之間的微孔獲得。特定言之，基於紡紗的截面，長絲所佔據的面積可為50%至99%，且特定言之60至90%，在聚乙烯紗的垂直於縱向方向的方向上沿著紗的外部形狀來量測所述面積。不包含此區域的區域是孔形成於紡紗中的區域，且可為紡紗的區域孔隙率。藉由形成於長絲之間的微孔而具有高孔隙率的聚乙烯紗可快速地吸收及乾燥水分，同時維持聚乙烯的高水準的獨特清涼感。
特定言之，基於長絲的垂直於縱向方向的截面，中心體可具有各種截面形狀，例如多邊形，諸如三角形、正方形或五邊形、橢圓形形狀及圓形形狀。較佳地，中心體可具有圓形或實質上圓形的截面形狀，且可具有平均半徑長度，如圖1中所示出。在此情況下，在長絲的垂直於縱向方向的截面中，由中心體10形成的半徑是指長絲1的內切圓10a。由中心體10形成的內切圓10a具有第一半徑R1。由中心體10及中心體10中的突起部30形成的外接圓30a具有第二半徑R2。
替代地，如圖2中所示出，基於長絲的垂直於縱向方向的截面，中心體的截面形狀可為橢圓形。在此情況下，在長絲的垂直於縱向方向的截面中，由中心體形成的半徑是指長絲的內切圓，且可為由橢圓形形狀的短半徑及長半徑中選出的一個半徑，此係因為內切圓為橢圓形。較佳地，半徑可指長半徑。
突起部基於長絲的垂直於縱向方向的截面自中心體突起，且具有突起部的長絲具有截面垂直於縱向方向的定型形狀。在包含此等長絲的紡紗中，微孔形成於長絲之間，使得形成水分可藉
由其經由毛細作用而被吸收的流道，亦即微通道(微孔)。因此，紡紗可經由微通道吸收及排出水分，使得紡紗可具有極佳的吸汗速乾特性。
突起部的形狀不受限制，只要其為突起部自中心體突起的形狀，且突起部的末端部分可呈圓形狀平緩地突起即可。突起部不受限制，只要其具有長絲可在紡紗中彼此間隔開以達到可經由毛細作用吸收水分的程度的大小，亦即，自中心體突起的長度即可。
然而，基於紡紗的垂直於縱向方向的截面，當由中心體形成的內切圓的第一半徑(R1)以及由中心體及中心體中的突起部形成的外接圓的第二半徑(R2)滿足以下表達式時，對毛細作用的水分吸收力是有利的：
更特定言之，表達式可為1.3
R2/R1
3。在以上範圍內，儘管聚乙烯為疏水性的，但紡紗的水分吸收歸因於強毛細管力可為順利的。
另外，在長絲的垂直於縱向方向的截面中，一個突起部的長度與長絲的由中心體形成的內切圓的圓周的比率可為10%或大於10%，且特定言之，20%至50%。在此情況下，突起部的長度是指連接突起部的兩個末端及內切圓在內切圓的圓周上的接觸點的弧線的長度。具體言之，突起部的長度在圖1中可指
。
所提供的突起部的數目可為2個或大於2個，且特定言之，2個至5個。較佳地，在中心體具有圓形形狀的情況下，當提
供三個或大於三個突起部，且長絲的垂直於縱向方向的截面以三葉草形狀形成時，微通道的大小可藉由調整內切圓及外接圓的長度而容易地調整。
替代地，在中心體為橢圓形形狀的情況下，當提供四個或大於四個突起部，且長絲的垂直於縱向方向的截面以四葉草形狀形成時，微通道的大小可容易地調整。
突起部可沿著中心體的圓周方向彼此以相同距離配置，但不限於此。作為一實例，如圖1中所示出，當提供三個突起部時，突起部可沿著中心體的圓周方向彼此以相同距離配置，且當提供兩個突起部時，突起部可定位成朝向中心體的任一側偏置。
替代地，如圖2中所示出，當提供四個突起部時，一對突起部可相對於橢圓形中心體彼此對稱地配置。
如上文所描述，由於形成自中心體突起的多個突起部，因此突起部所佔據的面積與中心體的其上形成突起部的一個表面的整個面積的比率較佳為60%或大於60%，且特定言之，80%至100%。在此情況下，100%意謂突起部連續地形成於中心體的一個表面的整個區域中。特定言之，如圖1中所示出，相鄰突起部的末端部分定位成彼此接觸，使得基於長絲的垂直於縱向方向的截面，長絲的截面形狀沿著長絲的圓周方向可為波浪狀的。
聚乙烯紗由具有如上文所描述的定型截面的多個長絲束構成，且基於垂直於縱向方向的截面，長絲所佔據的面積可為70%至99%，且更特定言之，80%至95%。除長絲所佔據的面積以外的區域可指微孔所佔據的面積，且可指形成微通道的區域。在以上範圍內，聚乙烯紗可經由微通道而具有足夠的水分吸收及釋放能力。
聚乙烯紗可包含多根長絲。紡紗不受限制，只要其具有能夠形成微孔的長絲數目即可。作為一實例，聚乙烯紗可包含各自具有1丹尼至3丹尼的精細度的40根至500根長絲，且可具有100丹尼至1,000丹尼的總精細度。
另外，聚乙烯紗的密度可為0.93公克/立方公分至0.97公克/立方公分，且經由紡絲的結晶度可為60%至85%，且特定言之，65%至75%。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聚乙烯紗的結晶度。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(high-density polyethylene；HDPE)的共價鍵連接的分子鏈方向上迅速擴散且消散，且改良了排出因出汗或呼吸產生的水分的功能，使得可提供具有極佳清涼感的布料。
另外，當根據ASTM D1238在190℃及2.16公斤下量測時，聚乙烯紗的熔融指數(MI，@190℃)可為但不限於1公克/10分鐘至25公克/10分鐘，特定言之1公克/10分鐘至20公克/10分鐘，且更特定言之1公克/10分鐘至10公克/10分鐘。然而，在以上範圍內，聚乙烯紗可具有相對極佳的強度。
另外，聚乙烯紗的多分散性指數可為5至30，且特定言之10至20。在此情況下，根據ASTM D2256量測的強度可為5公克/丹尼至15公克/丹尼，特定言之6公克/丹尼至13公克/丹尼，且更特定言之9公克/丹尼至12公克/丹尼。在以上範圍內，聚乙烯紗可具有高熱導率及適用於可織性的硬度。
在下文中，將詳細描述根據本發明的例示性實施例的製造聚乙烯紗的方法。只要聚乙烯紗的諸如PDI、強度以及伸長率的
物理特性在以上範圍內，製造本發明的聚乙烯紗的方法就不受限制，且將在下文描述例示性實施例。
首先，藉由將呈晶片形式的聚乙烯注射至擠出機中且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中的螺釘(未示出)而經由模具運輸，且所運輸的聚乙烯經由形成於模具中的多個孔擠出。可根據單絲丹尼數(denier per filament；DPF)及待製造的紡紗的精細度來確定模具的孔數。舉例而言，當製造具有75丹尼的總精細度的紡紗時，模具可具有20至75個孔；且當製造具有450丹尼的總精細度的紡紗時，模具可具有90至450個孔且較佳100至400個孔。
視聚乙烯晶片的熔融指數而定，可改變且應用在擠出機中執行的熔融製程及在模具中執行的擠出製程。特定言之，例如在150℃至315℃，較佳250℃至315℃且又較佳265℃至310℃下執行熔融製程及擠出製程。亦即，使擠出機及模具維持在150℃至315℃，較佳250℃至315℃且更佳265℃至310℃下。
當紡絲溫度低於150℃時，聚乙烯由於較低紡絲溫度而無法均一地熔融，從而使得紡絲困難。另一方面，當紡絲溫度高於315℃時，歸因於聚乙烯的熱分解，可能無法展現出所需強度。
藉由紡絲溫度與室溫之間的差異來固化聚乙烯，同時經由具定型截面的模具的孔排出熔融的聚乙烯以形成半固化長絲1。在本發明書中，半固化長絲及全固化長絲均統稱為「長絲」。
多根長絲1在冷卻區(或淬滅區)中冷卻以完全固化。可藉由空氣冷卻法來執行長絲1的冷卻。
較佳地執行長絲1在冷卻區中的冷卻，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1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1之間的精細度偏差由於固化的非均一性而增加，此可能在拉伸製程期間引起斷紗。
另外，在冷卻區中進行冷卻時執行多級冷卻，使得可獲得更均一的結晶。因此，可製造進一步順利排出水分及汗液且具有極佳清涼感的紡紗。更特定言之，可將冷卻區劃分為兩個或大於兩個區段。舉例而言，當冷卻區包含三個冷卻區段時，較佳的是將冷卻區段設計成使得溫度自第一冷卻區至第三冷卻區逐漸降低。特定言之，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℃。
另外，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。特定言之，具有0.8公尺/秒至1公尺/秒的風速的冷卻風可用於第一冷卻區中，具有0.4公尺/秒至0.6公尺/秒的風速的冷卻風可用於第二冷卻區中，且具有0.2公尺/秒至0.5公尺/秒的風速的冷卻風可用於第三冷卻區中。藉由調整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1可藉由交織器交織以形成複絲。
如圖1中所示出，可藉由直接紡絲拉伸(direct spinning drawing；DSD)製程來製造本發明的聚乙烯紗。亦即，可將複絲
直接傳送至包含多個導絲輥的多級拉伸單元，所傳送的複絲可以2至20且較佳3至15的總拉伸比經受多級拉伸，且接著，所拉伸的複絲可纏繞於捲繞機周圍。另外，在多級拉伸時將1%至5%的收縮拉伸(鬆弛)應用於最終拉伸區段中，使得可提供具有更佳耐用性的紡紗。
替代地，本發明的聚乙烯紗可藉由纏繞複絲而製造為未拉伸的紡紗且接著拉伸未拉伸的紡紗。亦即，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紗。
當應用於拉伸製程中的總拉伸比小於2時，最終獲得的聚乙烯紗可能不具有60%或大於60%的結晶度，且可在使用紡紗製造的布料上產生起球。
另一方面，當總拉伸比超過15時，可能發生斷紗，且最終獲得的聚乙烯紗的強度不足，使得聚乙烯紗的可織性不佳，且使用聚乙烯紗製造的布料過硬。因此，使用者可能感到不適。
當以測定本發明的熔紡的紡絲速度來測定第一導絲輥的線速度時，在多級拉伸單元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至20且較佳3至15的總拉伸比應用於複絲。
根據本發明的例示性實施例，可藉由在40℃至140℃的範圍內恰當地設定多級拉伸單元中的多個導絲輥的溫度來執行藉由多級拉伸單元進行的聚乙烯紗的熱定形。具體而言，例如，多級拉伸單元可包含三個或大於三個(且特定言之，三至五個)拉伸區段。此外，拉伸區段中的每一者可包含多個導絲輥。
特定言之，例如，多級拉伸單元可包含四個拉伸區段。可在第一拉伸區段至第三拉伸區段中以7至15的總拉伸比拉伸聚乙烯紗，且接著，可使所拉伸的聚乙烯紗在第四拉伸區段中經受1%至3%的收縮拉伸(鬆弛)。總拉伸比是指穿過第一拉伸區段至第三拉伸區段的纖維相對於未拉伸纖維的最終拉伸比。
更特定言之，在第一拉伸區段中，可在40℃至130℃下執行拉伸，且總拉伸比可為2至5。在第二拉伸區段中，可在高於第一拉伸區段的溫度下執行拉伸，且特定言之，可在100℃至150℃下執行拉伸，且可執行拉伸以使得總拉伸比為5至8。在第三拉伸區段中，可在100℃至150℃下執行拉伸，且可執行拉伸以使得總拉伸比為7至15。在第四拉伸區段中，可在等於或低於第二拉伸區段的溫度下執行拉伸，且特定言之，可在80℃至140℃下執行拉伸，且可執行1%至3%的收縮拉伸(鬆弛)。
藉由多級拉伸單元同時執行多級拉伸及複絲的熱定形，且將經受多級拉伸的複絲纏繞於捲繞機周圍，藉此完成本發明的聚乙烯紗。
根據本發明的功能性布料包含上文所描述的聚乙烯紗。功能性布料包含具有極佳熱導率及吸汗速乾特性的聚乙烯紗，使得功能性布料可具有清涼感及吸汗速乾特性，且可快速地排出因出汗或呼吸產生的水分。當使用者穿戴使用此布料製造的產品時，水分及熱量可快速地排出至外部以減緩濕熱感，使得使用者可感到舒適。
可單獨使用上文所描述的聚乙烯紗來製造根據本發明的功能性布料，且可更包含與聚乙烯紗不同的紡紗以便進一步賦予
另一功能性。就具有更佳清涼感及吸汗速乾特性兩者而言，單獨使用聚乙烯紗較佳。
特定言之，當在20±2℃及65±2% R.H下量測時，功能性布料的接觸清涼感可為0.1瓦特/平方公分至0.5瓦特/平方公分，且更特定言之0.15瓦特/平方公分至0.3瓦特/平方公分。另外，當在20±2℃及65±2% R.H下量測時，功能性布料的熱通量可為95瓦特/平方公尺至150瓦特/平方公尺，且特定言之100瓦特/平方公尺至120瓦特/平方公尺。當具有清涼感的功能性布料在隨後被製造或加工成產品之後由使用者穿戴時，所述功能性布料可為使用者提供極佳的清涼感，以在高溫環境下感到舒適。
另外，在藉由KS K 0642 8.26的B方法量測時，功能性布料的水分吸收速率可為80毫米/10分鐘至160毫米/10分鐘，且特定言之100毫米/10分鐘至130毫米/10分鐘。功能性布料具有比棉紗高的水分吸收速率，在相同條件下具有約50毫米/10分鐘的水分吸收速率，且具有顯著極佳的水分吸收能力。
另外，當根據KS K 0642 8.25的A方法量測時，功能性布料的水分乾燥速率為20毫米/10分鐘至50毫米/10分鐘，且特定言之30毫米/10分鐘至40毫米/10分鐘，其為相對較快的水分乾燥速率。因此，水分可順利地排出。如上文所描述，具有較快水分吸收速率及水分乾燥速率的功能性布料具有顯著極佳的吸汗速乾特性，能夠快速地吸收及排出因出汗或呼吸產生的水分。
功能性布料可為每單位面積重量(亦即，面積密度)為150公克/平方公尺至800公克/平方公尺的編織或針織布料。當布料的面積密度小於150公克/平方公尺時，布料的密度不足且布料中存
在許多孔，且因此此等孔使得布料的清涼感下降。另一方面，當布料的面積密度大於800公克/平方公尺時，布料由於布料的過緻密結構而變硬，且因此使用者感到不舒適，且由於重量重而出現使用問題。
可將此布料加工成需要吸汗速乾特性及清涼感兩者的吸汗速乾產品。產品可為根據先前技術的任何紡織產品，且較佳可為夏裝、運動衣、遮罩以及工作服，以向人體賦予清涼感及吸汗速乾特性。
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，但其僅用於幫助完全理解本發明。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所描述的例示性實施例，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。
[量測紡紗的物理特性]
<1.重量平均分子量(Mw)(公克/莫耳)及多分散性指數(PDI)>
將聚乙烯紗完全溶解於以下溶劑中，且接著使用凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography；GPC)來計算聚乙烯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毫升
-樣本濃度：1.5毫克/毫升
-標準樣本：聚苯乙烯
<2.強度(公克/丹尼)>
根據ASTM D2256方法而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))來獲得聚乙烯紗的應力-應變曲線。樣品長度為250毫米，張力速度為300毫米/分鐘，且將初始負載設定為0.05公克/丹尼。根據斷裂點的應力及伸長率來計算強度(公克/丹尼)。對每一紡紗執行5次量測且計算平均值。
<3.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]來量測聚乙烯紗的結晶度。特定言之，切割聚乙烯紗以製備長度為2.5公分的樣本，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
<4.熔融指數>
根據ASTM D1238在190℃及2.16公斤下量測熔融指數。
[量測布料的物理特性]
<1.接觸清涼感>
根據要求，韓國服裝測試與研究機構(Korea Apparel Testing&Research Institute；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清涼感。
特定言之，製備大小為20公分×20公分的布料樣本，且在溫度為20±2℃且RH為65±2%的條件下將布料樣本靜置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℃且RH為65±2%的測試環境中量測布料的接觸清涼感(Q最大值)。特定言之，如圖3中所示出，將布料樣本23置放於維持在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)置放於布料樣本23上持續僅1秒。亦即，使具有與底板21接觸的另一表面的布料樣本23的一個表面立即與T盒22a接觸。藉由T盒22a施加至布料樣本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。將此測試重複10次且計算Q最大值的算術平均值。
<2.熱通量>
將熱人體模型置放於人工氣候室中，且在20±2℃及65±2% R.H的測試環境中量測熱通量。
特定言之，如圖4中所示出，在20±2℃及65±2% R.H下將男性熱人體模型置放於人工氣候室的中心處。隨後，將熱人體模型之的溫度設定為33.7℃，且藉由施加功率對熱人體模型進行加熱。
此後，製備大小為95的男士上衣樣本，接著將其置放於經加熱的熱人體模型上，且使用熱人體模型的表面溫度及用於將熱人體模型的溫度維持30分鐘的功率值而以一分鐘間隔來量測熱通量(瓦特/平方公尺)，該熱通量為每單位面積(1平方公尺)在單位時間(1分鐘)內所消耗的熱能的量。
<3.水分吸收速率>
根據KS K 0642 8.26的B方法來量測布料的水分吸收速率。
特定言之，製備具有20公分×2.5公分大小的五個相同布料樣本，且藉由水平條將樣本固定在恆定高度，使得樣本的一端觸碰其中含有20±2℃的蒸餾水的容器的水表面。在過去10分鐘之後，量測水歸因於毛細作用而上升的高度，且取其平均值。
<4.水分乾燥速率>
根據KS K 0642 8.25的A方法來量測布料的水分乾燥速率。
特定言之，製備具有4公分×4公分大小的三個試片，且接著將其在展開狀態下浸沒於20±2℃的蒸餾水中以將水分充分
吸收至試片內。此後，在不再有水滴落下時，將試片自蒸餾水取出，將試片安裝於乾燥時間量測設備上，且接著在20±2℃及65±2% R.H條件下將試片靜置於測試室中。量測直至試片自然乾燥至恆定重量的時間。
[實例1]
<製造聚乙烯紗>
製造包含200跟長絲且具有150丹尼的總精細度的聚乙烯紗。
首先，將聚乙烯晶片注射至擠出機中且熔融。經由具有200個孔的模具擠出熔融的聚乙烯。模具溫度為270℃。在此情況下，模具的噴嘴為Y型。
在第一冷卻區中，藉由風速為0.9公尺/秒的冷卻風將在經由模具的噴嘴的孔排出時形成的長絲1冷卻至50℃；在第二冷卻區中，藉由風速為0.5公尺/秒的冷卻風將所述長絲1冷卻至35℃；且在第三冷卻區中，藉由風速為0.4公尺/秒的冷卻風將所述長絲1最終冷卻至25℃。在冷卻之後，藉由交織器將長絲交織為複絲。
隨後，將複絲傳送至拉伸單元。拉伸單元為包含四個區段的多級拉伸單元。特定言之，在第一拉伸區段中，在80℃的最大拉伸溫度下拉伸複絲且總拉伸比為3；在第二拉伸區段中，在120℃的最大拉伸溫度下拉伸複絲且總拉伸比為7；在第三拉伸區段中，在130℃的最大拉伸溫度下拉伸複絲且總拉伸比為10；且在第四拉伸區段中，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區段中的複絲收縮且拉伸(鬆弛)
2%。
隨後，拉伸的複絲纏繞於捲繞機周圍。纏繞張力為0.8公克/丹尼。
圖5中示出所製造紡紗的截面的光學顯微圖。量測所製造紡紗的物理特性。結果繪示於表1中。
<製造功能性布料>
編織所製造的聚乙烯紗以製造面積密度為500公克/平方公尺功能性布料。量測所製造的功能性布料的物理特性。結果繪示於表3中。
[實例2至實例5]
除如表1中所繪示改變紡紗的條件以外，以與實例1的方式相同的方式製造布料。另外，以與實例1的方式相同的方式量測所製造布料的物理特性。結果繪示於表3中。
[實例6]
除使用>-<型噴嘴作為實例1中的模具噴嘴以外，以與實例1的方式相同的方式製造紡紗及布料。另外，量測所製造紡紗及布料的物理特性。結果繪示於表1及表3中。
[比較例1]
除使用圓形噴嘴作為實例1中的模具噴嘴以外，以與實例1的方式相同的方式製造紡紗及布料。紡紗的物理特性繪示於表2中。另外，以與實例1的方式相同的方式量測所製造布料的物理特性。結果繪示於表4中。
[比較例2]
製備具有與實例1中的截面形狀及大小相同的截面形狀
及大小的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維，且接著以與實例1的方式相同的方式製造布料。紡紗的物理特性繪示於表2中。以與實例1的方式相同的方式量測所製造的布料的物理特性。結果繪示於表4中。
[比較例3]
製備具有與實例1中的截面形狀及大小相同的截面形狀及大小且含有作為吸收性添加劑添加的二氧化鈦(TiO2)的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維，且接著以與實例1的方式相同的方式製造布料。紡紗的物理特性繪示於表2中。以與實例1的方式相同的方式量測所製造的布料的物理特性。結果繪示於表4中。
[比較例4]
除聚乙烯紗的拉伸製程自多級拉伸變為單一拉伸以使得結晶度滿足如實例1中的表2中所繪示以外，以與實例1的方式相同的方式製造紡紗。量測所製造布料的物理特性。結果繪示於表4中。
參考表1至表4，在使用根據本發明的實例中的每一者的紡紗製造的布料中，已證實接觸清涼感較高且吸汗速乾特性極佳。因此，使用根據實例中的每一者的紡紗製造的布料可向使用者提供顯著極佳的清涼感。
另一方面，在根據比較例1的布料中，已證實接觸清涼感的數值與實例的數值類似，但水分歸因於低水分吸收速率及低水分乾燥速率而未快速地移除，且因此由使用者感到的清涼感下降。
在比較例2及比較例3中，已證實布料明顯不大可能用作具有清涼感及吸汗速乾特性的產品，此是因為接觸清涼感下降，且熱通量以及水分吸收及乾燥速率較低。
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，但其僅用於幫助完全理解本發明。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所描述的例示性實施例，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。
1:長絲
10:中心體
10a:內切圓
30:突起部
30a:外接圓
R1:第一半徑
R2:第二半徑
Claims (8)
- 一種聚乙烯紗，包括長絲，所述長絲具有中心體及基於垂直於縱向方向的截面自所述中心體突起的兩個或大於兩個突起部，其中所述聚乙烯紗的結晶度為60%至85%,其中所述聚乙烯紗具有5至30的多分散性指數(PDI)，其中基於所述聚乙烯紗的垂直於所述縱向方向的所述截面，由所述中心體形成的內切圓的第一半徑(R1)以及由所述中心體及所述中心體中的所述突起部形成的外接圓的第二半徑(R2)滿足以下表達式：
- 如請求項1所述的聚乙烯紗，其中當根據ASTM D1238在190℃及2.16公斤下量測時，所述聚乙烯紗具有1公克/10分鐘至25公克/10分鐘的熔融指數(MI，在190℃)。
- 如請求項1所述的聚乙烯紗，其中當根據ASTM D2256量測時，所述聚乙烯紗具有5公克/丹尼至15公克/丹尼的強度。
- 一種功能性布料，包括如請求項1至3中任一項所述的聚乙烯紗，其中當在20±2℃及65±2% R.H下量測時，所述功能性布料具有95瓦特/平方公尺至150瓦特/平方公尺的熱通量。
- 如請求項4所述的功能性布料，其中當在20±2℃及65±2% R.H下量測時，所述功能性布料具有0.1瓦特/平方公分至0.5瓦特/平方公分的接觸清涼感(Q最大值)。
- 如請求項4所述的功能性布料，其中當根據作為KS K 0642 8.26的B方法的Byreck方法來量測時，所述功能性布料具有80毫米/10分鐘至160毫米/10分鐘的水分吸收速率。
- 如請求項4所述的功能性布料，其中當根據KS K 0642 8.25的A方法來量測時，所述功能性布料具有20毫米/10分鐘至50毫米/10分鐘的水分乾燥速率。
- 一種吸汗速乾產品，使用如請求項4所述的功能性布料製造。
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