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紡織品專題
  • 常見的機能性紡織品
  • 2013/6/24

  紡織品存在已有幾千年的歷史,是人們生活和生産的必需品。幾千年間,紡織品均使用天然的植物或動物纖維所製造,依據各種天然纖維不同材質與特性,製造出適合的各式衣物及產品。

 

  進入二十世紀後,石油工業的發展,也製造出許多新的人造纖維,如尼龍、聚酯、聚丙烯腈等纖維。人造纖維可以增加許多天然纖維所沒有的功能,如不縮水、不易縐、易洗快乾等特殊效果。人造纖維也可與天然纖維以不同種類及比例混合後,更增加多樣的性能與選擇。

 

  隨著經濟的發展與科學的進步,人類對於紡織品的需求已不單單是舒適與流行,更注意到了紡織品的功能性,各廠商陸續投入機能性紡織品的研發與製造上,陸續開發出各種特殊功能之機能性紡織品。以下介紹幾種機能性紡織品給大家認識。

  

一、異型斷面紡織品:

 

  人造纖維的製作是經由特定化合物單體經由聚合反應不斷聚合成長鏈分子後,在融熔狀態時,經由噴絲孔噴出抽絲而成。其抽絲的過程如同我們洗澡用的蓮蓬頭噴出水之狀態,噴絲孔所壓射出的細小液柱會因冷卻而固化,即形成了一連續之長纖維,有時可應需要將長纖切而成為短纖再紡製成紗。其實人造纖維的原料也就是塑膠,例如常見的聚酯纖維其塑膠製品就是寶特瓶。

 

  人造纖維經由不同尺寸的噴絲孔,可製成各種粗細的纖維。一般噴絲孔形狀為圓形,所形成的纖維截斷面也就是圓形。近年來人造纖維抽絲的技術已突破,可經由特殊設計的噴絲孔及溶劑,製作出各種截斷面的纖維,稱為異型斷面纖維。目前生産的異形斷面纖維主要有三角形、丫形、五角形、三葉形、四葉形、五葉形、扇形、中空形等。

 

  異形斷面纖維不規則的形狀經排列後會產生許多縫隙,當布料吸收水分後,水分子很容易會滲入纖維縫隙中,加上纖維縫隙會產生虹吸作用,使水迅速被吸收擴散開來,被體溫及外界溫度蒸發,具有良好的吸濕排汗功效。可以單獨製作運動休閒服裝、外套、手套、內衣、襪子等各類衣物,以其吸濕排汗功能,可使織物與肌膚接觸感覺較舒適與乾爽。

 

  中空纖維孔洞可為單孔或多孔,中空纖維具良好保暖性且質輕,可用作棉被睡袋或夾克內裡填充物。各種異形斷面纖維可互相混紡,四葉形異形斷面纖維可以和中空纖維混紡,製成的紡織品可達到兼具吸濕排汗功效,以及輕柔保暖的複合功能。異形斷面纖維也可與天然纖維混紡,使紡織品能兼有天然纖維的舒適性及人造纖維的功能性。

 

  各式異形斷面纖維的特殊功能性是因為其外型上的特殊形狀而來,所以製作良好的異形斷面纖維其功能性是較長久性的,而添加化學藥劑的功能性紡織品,效力會因無法與纖維永久牢固結合而較無法耐久。

 

  要如何判斷紡織品是由異形斷面纖維所製造的?需使用高倍數顯微鏡協助判斷。將纖維經由固定切片置於顯微鏡下,調整適當的倍率,可觀察到纖維的截斷面。如圖一所顯示的為一般圓型人造纖維,圖二所顯示的為四葉形的異形斷面纖維,圖三所顯示的為中空四孔的異形斷面纖維。

 

圖一:圓形截面纖維

  

   圖二:四葉形的異形斷面纖維

  

   圖三:中空四孔的異形斷面纖維

  

二、抗紫外線紡織品:

 

  紫外線是指由太陽所發出,波長在200~400nm的電磁波,是一種人類肉眼所看不見的光線。過度照射紫外線會傷害人體,會對皮膚造成曬傷,嚴重甚至會造成皮膚癌;對眼睛造成的傷害主要在視網膜或水晶體;紫外線會抑制細胞的免疫能力,造成DNA破壞,造成免疫系統傷害。實驗顯示波長250~260nm的紫外線,會破壞染色體,對生物威脅很大,醫學界也利用這個特性來消毒殺菌。

 

  紫外線分為三個種類,介紹如下:

 

  • 近紫外線(UVA):長波紫外線,波長介於320~400nm,可穿透雲層、玻璃進入室內及車內,會射入皮膚的真皮層,造成曬紅和曬傷,也是皮膚老化和出現皺紋的主因。

 

  • 中紫外線(UVB):中波紫外線,波長介於290~320nm,會被平流層的臭氧所吸收,會引起曬傷及皮膚紅腫熱痛,UVB致癌性最強。

  

  • 遠紫外線(UVC):短波紫外線,波長介於200~280nm,波長最短、最危險,可被臭氧層所阻隔不會到達地球表面,較不會侵害人體肌膚。

 

  因為近年來工業污染造成臭氧層的破壞,使得紫外線到達地面的強度增加,除了化妝品業已陸續開發防曬護膚化妝品外,紡織業也相繼研發遮蔽紫外線的抗紫外線紡織品。抗紫外線紡織品是藉由添加紫外線改質劑,達到良好的紫外線遮蔽效果。改質劑與纖維單體形成良好化學鍵結,較不易因為水洗、日曬或其他後加工手續而溶出。

  

  要量測紡織品的抗紫外線功能,需使用積分球紫外線分光光度計。將樣品置於儀器中,設定儀器光源波長為200~400nm,其中200~400nm為UVA,200~400nm為UVB。每間隔5nm記錄一次紫外線穿透值,再經由公式計算,即可得到UPF數值(對紫外線的防護能力)。依據中華民國國家標準 CNS15001 L1035:95年『防日光紫外線織物性能評估』,紡織品的UPF數值,共分三個等級如下表:

 

防紫外線係數

等級

40~50、50+

A

25~39

B

15~24

C

 

  抗紫外線紡織品可製成運動服、休閒服、POLO衫、外套、帽子等戶外活動所穿之服飾,也可以拿來製作窗簾、傘等生活用品,可謂應用範圍十分廣泛且前景看好。

 

 三、抗菌防黴紡織品:

 

  臺灣地處亞熱帶,天氣炎熱,氣候潮濕多雨,是細菌黴菌滋生的溫床。近年來有著抗菌防黴功能的機能性紡織品也越來越受重視。抗菌防黴紡織品可製成成衣衣褲、內衣褲、襪子、寢具、毛巾、浴簾、抹布等產品。

  

  抗菌防黴紡織品製造方法,如果是天然紡織品,通常在紡織品上進行藥劑塗層或樹脂處理等後加工手續。而人造纖維通常可將藥劑加入纖維原液後再抽絲,或將普通纖維單體鍵結抗菌防黴劑後再抽絲而得抗菌防黴纖維,再將纖維進行織造,即得抗菌防黴紡織品。

  

  要評估紡織品有無抗菌防黴的效果,可經由微生物試驗得知。抗菌試驗可分為定性試驗及定量試驗,試驗菌種一般使用金色葡萄球菌及大腸桿菌。抗菌定性試驗結果以試驗時接種之細菌與樣品之接觸面有無細菌滋生及樣品周圍有無阻止帶來判定。

 

  如圖四、圖五、圖六,實驗使用菌種為金色葡萄球菌,圖四試驗結果為樣品接觸面有細菌滋生,無阻止帶;圖五試驗結果為:樣品接觸面無細菌滋生,無阻止帶;圖六試驗結果為:樣品接觸面無細菌滋生,有阻止帶。

 

  圖四樣品為無抗菌效果,而圖五、圖六樣品為具有抗菌效果。抗菌定量試驗測試方法為接種已知濃度之菌液至樣品上,置於培養箱培養後再將細菌洗出至培養皿中培養,觀測細菌生長情形(如圖七)計算樣品之抗菌效果。

 

圖四:抗菌試驗定性試驗(金色葡萄球菌)

      樣品接觸面有細菌滋生,無阻止帶

圖五:抗菌試驗定性試驗(金色葡萄球菌)

      樣品接觸面無細菌滋生,無阻止帶

圖六:抗菌試驗定性試驗(金色葡萄球菌)

      樣品接觸面無細菌滋生,有阻止帶

圖七:抗菌試驗定量試驗(金色葡萄球菌)

金色葡萄球菌生長情形

 

  防黴試驗一般試驗菌種為白癬菌(鬚髮癬菌,即香港腳之致病菌)及黑麴菌。試驗判定結果為觀察試驗樣品表面上黴菌滋生情形。如圖八,試驗菌種為白癬菌,黴菌在樣品表面上少量滋生;圖九,試驗菌種為白癬菌,黴菌在樣品表面上大量滋生。

 

圖八:防黴試驗(白癬菌)

黴菌在樣品表面上少量滋生     

圖九:防黴試驗(白癬菌)

黴菌在樣品表面上大量滋生

 

  進入二十一世紀後,拜世界經濟快速成長之賜,人們所得增加之後,開始注重生活品質,逐漸將樂活的概念融入於生活之中,對於健康、舒適及休閒運動等概念愈來愈注重,生活形態轉變的這股風潮亦將大肆流行,蔚為風氣。

 

  由運動休閒活動帶動運動休閒用品需求的成長,對於機能性紡織品的需求自然亦會隨之增加,而機能性紡織品的研發也加上了電子高科技的應用,發展出更多將科技產品直接穿戴在身上的紡織品。仔細觀察現今消費者的需求,可為將來的機能性紡織品提供更多的研發動能,也將使機能性紡織品更多元化,更高科技化,也更人性化;抓緊消費者的需求,也就抓到了商機!

  

 參考文獻:CNS15001 L1035:95年 防日光紫外線織物性能評估

 

資料來源:鞋技中心檢驗認證組,201201,常見的機能性紡織品,Bestmotion 2012 January 第31~34頁