第0章機能性紡織品的發展概況

前言

•機能或稱功能(Functional)必須伴隨著使用目的才有其意義，「機能」一詞，常用於強調其新纖維素材與傳統素材差異時，由產品演進也可觀察出，機能多訴求於纖維原料段賦予而非終端產品，且以衣著用產品為主。大體上整個趨勢仍以衣著之舒適與保健性追求為主流。

一.功能性織品概述•功能性織品依用途之分類：•(一) 運動休閒織品類•運動與休閒活動時所面對的外界環境、生理狀況、肢體動作都與一般情形不同，因此所著用的服裝與配件也與一般服裝有極大的差異。最重要的幾個特性包括：適當傳導「濕」與「熱」、彈性、耐摩擦、質輕柔軟、人體工學等。

•運動休閒用布料以梭織物及針織物為主軸，不織布則扮演輔助角色。國際知名運 動品牌所採用的纖維布料都以舒適、健康、環保為依歸，所推出的產品均強調具備智慧型、科技及機能性。

•從生理舒適的需求探討：•1.生理溫熱／觸覺舒適性／合身性•吸濕排汗速乾紡織品變成基本配備。•穿著的舒適性主要決定於布料對於熱、濕的傳導能力。

•布匹性質對於服裝穿著感覺是否舒適，基本上有兩項影響因素：一為「濕熱傳導特性」，另一為「機械觸覺特性」，為布匹與皮膚接觸所產生的觸覺感覺。

•「合身性」(Fit)，此與尺寸大小、衣服壓、款式設計、人體工學都有關係。

•2.「人體－衣著－環境」系統•布料本身對於熱、濕、空氣的傳遞能力，便是影響生理溫熱舒適性的重要因素。溫度、濕度、氣流變化卻必須維持在很小的範圍內，它分別是溫度32±1℃，濕度50±10%RH，氣流25±15cm/sec，唯有在這樣的範圍，穿著者才感到「舒適」。

•3.衣著系統的３層穿法•(1)貼身層－吸濕排汗機能性布料。•(2)保溫層－蓄熱保溫布料。•(3)防護層－防風撥水或透濕防水機能性布料。•4.機能性•(1)抗菌防臭•(2)抗紫外線與光遮蔽清涼織物

•(二) 衛生保健織品類•1.遠紅外線紡織品•(1)遠紅外線應用原理•可見光（波長在0.4~0.75μm），頻率越高，攜帶的能量也越高。紅外線波長範圍在0.75~1,000μm，其中較短波長部份與可見光重疊，稱近紅外線（波長在0.75~1.5μm），較長波長部分與微波重疊，稱遠紅外線（波長在4~1,000μm）。

•紅外線約佔太陽光總能量的８成左右，其中又以6~14μm的遠紅外線居多，對生物的成長有促進作用，因此被稱為”生育光波”。

•人體近70%是由水分子構成，水的遠紅外線放射波長在37℃約9.6μm，因此人體的遠紅外線放射波長也在此波長附近：4~14μm。目前有不少科學的研究指出，若外界作用於人體的遠紅外線的波長與人體放射的遠紅外線的波長相同時，就會產生共振吸收的效應，使人體的分子的振動變得更激烈，由振動產生的能量大部份會轉變成熱能，透入皮下組織使溫度上升，微血管擴張及加速血液流量，幫助血液循環，也使人有溫熱的感覺。少部份的能量能使附著於細胞表面的分子活性增強，加速鈣離子流動，假使細胞活化及新陳代謝，促進養份吸收及廢棄物的排除。

•(2)遠紅外線纖維紡織品製造方法•在大自然當中有許多礦石如麥飯石、蛇紋石、花崗石、白雲石及矽礦都具有很強的4~14μm波長的吸收及放射特性，將礦石研磨成細粉，加在纖維裏面，或塗在織物表面，做成衣物、鞋襪、帽子穿戴，做成寢具舖蓋。但紡織品在應用上要符合耐洗、易染、手感好、長效性等需求，並且在製作上要能順暢、大量生產、成本低才能實用。

•(3)遠紅外線產品功能性檢測•A.放射特性：放射率圖譜及平均放射率•B.溫度特性－溫度上升量：•C.血流量：•D.細胞活性 ：

•2.止血纖維紡織品•創傷被覆材(Wound Dressing)依使用位置，分為體內(in Vivo)以及體外(in Vitro)兩類；以材質來分，則分為天然材質〔例如：膠原蛋白(Collagen)、矽藻酸(Alginate)以及幾丁聚醣(Chitosan)…等等〕與人工合成材質[例如聚胺酯(Polyurethane，PU)、水凝膠(Hydrocolloid)、嫘縈(Rayon)…等]兩大類。

•3.抗菌紡織品•抗菌劑種類可簡單分為無機與有機系列化合物，無機系列抗菌劑不外乎為銀、銅、鋅3種離子之化合物，因受限於化合物性質均不易使用於後處理加工法，故使用於原紗改良加工法居多。銀離子可滲入細胞壁而進入細胞質，銀離子可與細菌之核醣核酸或去氧核醣核酸上之硫氫鍵置換氫生成硫化銀鍵，使細菌無法繼續複製其遺傳物質而產生抗菌作用。

•因四級胺官能基帶正電故可使接觸之細菌表層產生誘導之負電，細菌因表層電性不均勻而使其內部細胞質代謝異常，更使得其無法正常複製遺傳物質而產生抗菌作用。

•4.衛生防護用紡織品•口罩及防護衣材料大都採用不織布為材料所製造，不織布具有透氣佳、可過濾粒子、穿戴舒適性及材料生產過程中無污染之特性。

•(三)安全防護織品類•職業性傷害或潛在性危險。凡應用於保護人員之生命或財產安全之紡織品皆可稱之，其範圍涵蓋防衣、偽裝服、化學防護、耐燃、高溫及火焰防護服、抗輻射、防電磁波、抗靜電、太空裝、耐衝擊與壓力防護衣、飛機或坦克駕駛之服裝、頭盔、偽裝覆蓋毯等紡織品，其防護性紡織品可稱為產業用紡織品中的最重要的一環。

•1.防彈／破片紡織品(Bullet/Ballistic ProofTextile)

•警用裝備包含防彈頭盔、防彈盾牌、防彈背心、防爆破服裝等防護用具，軍用裝備包含防破片裝備、防爆服裝、防彈頭盔等，Dupont生產之Kevlar纖維、德國Akzo的Twaron、日本帝人(Teijin)之Technora、日本東洋紡(Toyobo)之Zylon與荷蘭DSM公司所生產超高強力纖維(Ultra-High Tenacity PolyethyleneFiber)Dyneema，Allied-Signal的SpectraShield與Honeywell的GoldFlex。

•2.電磁波遮蔽紡織品(Electromagnetic WaveShielding Textile)

•發生電磁波干擾(Electromagnetic Interference，簡稱EMI)，容易造成電子零件受損，電磁波對於人體的影響如癌症、白血症、影響腦部組織、人體的神經系統、心血管系統及體溫控制造成影響；電磁波會妨礙控制人體細胞再生的去氧核糖核酸(DNA)與核糖核酸(RNA)的作用。電磁波幅射對人體有抑制心血管、內分泌、免疫、生殖等系統功能及血小板與白血球降低、神經衰弱、眼晶球混濁，甚至畸形兒之誕生與癌細胞之加速擴散有十分嚴重之影響。所以導電性複合材料的開發，是全世界科學家正在努力研究的方向之一

•(四)舒適健康性織品類•1.生理舒適性紡織品•穿著舒適性之纖維大致有：(1)伸縮彈性；(2)吸濕排汗；(3)透濕防水；(4)涼感；(5)撥水防污；(6)防皺防污；(7)其他等７類。

•(1)伸縮彈性纖維與織品•伸縮彈性紗有：(1)紡液改質絲；(2)假撚加工絲；(3)複合股紗與(4)短纖包芯紗等４種。伸縮彈性織物之伸縮率並非愈大愈好，必須配合實際需求而定，如人體各部位於各種運動時，其水平與垂直之皮膚伸率大約在15~52%，男女之西服外套大約15~20%，褲裙大約20~30%，然屬於運動或韻律服時，則布料之伸縮彈性約需45~55%，如此穿著者才會感到舒適性。

•(2)吸濕排汗纖維與織品•目前吸濕排汗織物種類繁多，琳瑯滿目，然大致係採用異型斷面纖維、中空微多孔纖維、纖維改質或多重纖物來達成。

•(3)透濕防水織品•透濕防水織物必須具備雨水無法自外面慘入，但水(汗)氣可由內部向外排出之特性。可由(1)超高纖維密度織物；(2)塗膜；(3)貼合加工技術來達成。

•(4)涼感織品•利用木糖醇Xylitol吸收水份會吸收熱量之特性，混合黏著劑，于染色完定型前經浸漬、壓吸與烘焙加工後固著在纖維上。木糖醇之分子式C5H12O5。

•(5)撥水/撥油防污織品•利用氟素撥水／撥油劑與偶合劑接著于纖維表面，形成一層表面張力甚小之薄膜，水滴／油滴表面張力較大無法浸滲入纖維內而形成撥水／撥油又可透氣之織品。

•(6)防縐防污織品•其原理乃係將纖維素稀疏易滑動之非結晶區，藉化學高分子(多元羧酸、DMDHEU、Silane…)酯化交聯反應形成膠狀組織，而具有抗縐之特性，且由於酯化效應致使疏水化，甚者具有防污能力。

•2.安全健康性紡織品•有(1)抗菌防臭；(2)遠紅外線／負離子；(3)消臭除臭光觸媒；(4)抗電磁波；(5)備長炭／竹炭／竹；(6)抗紫外(熱)線；(7)蓄熱保溫；(8)護膚美白維他命；(9)反光等各種安全健康性纖維。

•(1)抗菌防臭纖維與織品•原液紡絲混練法與後處理加工法來達成抗菌防臭之效果。原液紡絲混練法，有混練入無(有)機金屬系抗菌劑如銀離子泡沸石，後處理加工法則以(有機矽系)季銨／系或天然物系(如甲殼素)與纖維反應固著。

•(2)遠紅外線/負離子纖維與織品•功效有(1)血液鹼化與淨化；(2)抑制細胞氧化；(3)活化細胞促進新陳代謝；(4)抗炎(癌)症；(5)增強免疫力；(6)促進血液循環與(7)調節自律神經等多種功能。

•(3)消臭/除臭光觸媒纖維與織品•利用低溫型(銳鈦礦型)之氧化鈦，經約波長380nm之紫外照射後，其表面與空氣中之水與氧形成氧化與還原反應，可分解微生物細菌等有機物而達到除臭抗菌之機能。

•(4)抗電磁波纖維與織品•製法有些(1)拉出法；(2)熔融紡絲法；(3)切削法；(4)鬚晶法與(5)塗佈法等。

•評價標準以屏蔽效能為主。屏蔽效能是用以評估電磁波被阻隔程度之參數，通常以”SE”表示，單位為”dB”。

•(5)備長炭/竹炭/竹纖維與織品•備長炭係以堅木或枹木為材料，竹炭則係以桂竹、麻竹、孟宗竹等材質，經過炭化、活性化、粉碎、分散與紡絲工程作成備長炭或竹炭纖維。皆具有：(1)吸濕透氣；(2)除臭；(3)負離子／遠紅外線與(4)抗電磁波之功能。竹纖維乃係將竹漿經鹼化、初熟成、磺酸化、溶解、熟成與紡絲工程而得之，故有吸濕排汗之效果。竹纖維本身含有天然之抗菌物質，故亦有抗菌防臭之功能。

•(6)抗紫外(熱)線纖維與織品•將折射率較高，穿透率較低之氧化鈦(成本亦較低)混練入聚酯或尼龍原液內，抽絲而成抗紫外線纖維。可遮蔽熱線(可見光與紅外線)之功能，具有高懸垂性、反撥彈性與清涼感。

• (7)蓄熱保溫纖維與織品•在高山或寒冷地區的人類，除了充沛之食物外，衣著

保暖保持體溫最為重要。蓄熱保溫纖維有：(1)天然羽絨；(2)人造中空纖維與(3)混練蓄熱保溫陶瓷粉末纖維等。必須搭配織物組織設計與後整理加工技術，如高密度超細纖維織物，或多層紗／織物可形成空氣墊，又或織物貼合，亦十分重要。

• (8)反光/蓄光纖維與織品•反光纖維織物，如3M之Scotchlite反光物質塗敷在纖維

或織物上，藉全反射(Retroreflection)技術，將光束集中反射回光源，使光線集中明亮，即使在幽暗、漆黑或惡劣天候下，亦可清晰看見。

•蓄光纖維乃係將特殊之蓄光性螢光顏料混練入纖維內，此特殊物質可吸收太陽光或螢光燈之光能，並自行發光。

•3.生醫智慧型纖維與織品•已商業化之產品有(1)相變化材料(PCM)；(2)鍍銀纖維；(3)智慧型纖維與服飾。

•(1)相變化材料與織品•相變化材料則有舒適調溫之功能，即當外界溫度或體溫上升時，PCM由固相轉變為液相，吸收儲存熱能；反之，當外界溫度或體溫下降時，PCM由液相轉為固相，釋放出熱能。因此，可調節衣服內或身體內之溫度。相變化材料必須以微膠囊為載體，裨以抗物理磨損、剪切力、壓力、熱與化學侵蝕等損害。然後將PCM微膠囊經：(1)原液混練；(2)塗佈貼合；(3)發泡分散黏著三種方法與纖維或織物結合之。一般相變化材料最好上下層有薄膜或織物貼合，以減少被外力損壞。

•(2)鍍銀調溫纖維與織品•Nobel纖維公司研製鍍銀纖維X-Static，即將Nylon纖維鍍上15~21%之金屬銀，由於有Nylon纖維為支撐主體，故可撓性佳，織物柔軟度夠，具有抗菌防臭，有導電與導熱之功能，除可抗靜電外，於夏天時亦可傳導體熱至外面，使穿著者感覺較為清涼；反之，於冬天時鍍銀纖維會反射95%之人體輻射熱回身體，故或覺到溫暖。

•(3)智慧型纖維與織品服飾•可藉光纖、導電性纖維、生物化特殊纖維或奈米纖維，經過紗線／織物／服飾之設計，具有：(1)感測器；(2)資料處理；(3)激勵器；(4)儲存；(5)通信與(6)生醫監控之功能者稱之。將Nylon纖維化學電鍍後再鍍銀、金、鉑或鋅，因其不同成份之金屬，其電阻或導電性亦不同，故可聯接不同電流之電元件，可設計啟動不同電子元件之裝置。若經織物設計後，使其產生不同接結點可得不同之訊號，可代替電子匯流排之功能。

•4.結語•1.舒適健康性紡織品是目前台灣區隔性之代表商品。

•2.材質本身宜環保性者為佳•3.結合電子、生醫、人體工學與服飾設計，必須具備：(a)舒適與便利性；(b) 健康與醫療性；(c)安全與防護性；(d)運動與娛樂性；(e)資訊與通訊性，符合人性與身理之需求為依歸之複合型多功能性織品。

•綜合上述各類複合型多功能性織品整合成下列大綱，以為本課程之教學內容：

•第一章保溫性素材•第二章吸濕、吸水性素材•第三章透濕、防水性素材•第四章導電性纖維•第五章防污性素材•第六章發色性素材•第七章變色性素材•第八章反射性素材•第九章遮斷電波素材•第十章蓄熱纖維•第十一章抗菌、防臭、消臭、芳香性素材•第十二章抗毛球性素材•第十三章伸縮性素材•第十四章難燃性素材

二.全球機能性紡織品的發展概況

•前言•WTO貿易自由化潮流。•以量制價取勝的策略已不能符合國際潮流，市場的競爭日趨激烈，產品的生命週期相對縮短，供過於求的狀況勢必朝向「質變」發展。

•為能夠與國際競爭者加大產品區隔，必須朝機能性紡織品發展。

•全球在高科技紡織品方面，自1998至2005年止，將以每年5%以上的成長率向上攀升，顯現重視機能訴求的高科技紡織品將是未來全球市場焦點所在。

(一)如何創造紡織品之機能性

•全球紡織業發展機能性紡織品主要從纖維原料端進行變化或添加功能著手，另亦有從染色後整理加工來獲得所要機能(表1)。目前單一功能並未能夠滿足消費者的需求；因此，將純棉防縐、遠紅外線、防水透氣、吸濕排汗、抗菌防臭、防紫外線等功能複合在一起，藉以創造更高附加價值。 (表2)

(二)由纖維所帶動的機能性紡織品發展現況•衣著用纖維主要訴求重點在於高附加價值的提昇，而

產業用纖維則以高性能、高功能纖維為發展主軸。(表3~4)

•全球４大人造纖維之產量高低順序分別為聚酯、尼龍、壓克力與纖維素纖維，其中聚酯纖維之產量即約佔人纖產量之67%，而台灣更贏得聚酯紡織品全球第一的美譽，且尼龍紡織品位居全球領導角色，而最近崛起的聚丙烯纖維亦有不錯成績展現。全球化纖原料廠發展最為成熟的吸濕排汗異型斷面聚酯及尼龍纖維包括南亞的Delight、遠東Topcool、方麗CoolBest、中興Coolplus、新光Cooltech及華隆的Coolon都在市場創造極佳銷售成績。

(三)複合功能創造更大附加價值•單一功能並未能符合消費者需求，將純棉防縐、遠紅外線、防水透氣、吸濕排汗、抗菌防臭、防紫外線等功能複合在一起，機能性產品似乎已成為全球紡織業於國際舞台競爭的最佳武器。(圖1)

•Traveler使用聚酯3T型吸濕排汗複合功能纖維(Polydron-T3T)於產品上，除了３T溝槽排汗外，它含有奈米粉粒賦于抗紫外線或遠紅外線保溫功能，適合於夏季及冬季的服飾。 (圖2)Hydropore聚酯中空微多孔纖維為目前市面上最佳的吸濕乾爽纖維，它的特殊毛細管壁及中空孔道可以迅速吸走大量汗液，使得皮膚永遠保持乾爽，適合運動大量出汗穿著的服飾。

(四)奈米科技有效提昇紡織品各項機能•奈米科技係能改變材料分子的技術，建立新特性以提

供高性能，當物質小到奈米尺寸時會產生新特性，包括量子效應及表面效應，全球紡織業者已先後完成開發可以釋出治療各種疾病的藥物或維他命及香料的纖維製品，讓身體透過皮膚慢慢地吸收、在纖維中添加無數含有香料、溫度控制、精神療效等特殊用途的奈米尺寸微小膠囊，穿上身後膠囊逐個慢慢破裂而釋出香味、或可防止肌膚變得乾燥的濕度調節、確保肌膚吸收維他命、水份不被蒸發及調節溫度、抗菌等複合功能紡織品。

•由於不同的奈米粉體材料可提供不同的功能；因此，將兩種粉體以奈米結構方式製作在同一粉體上，使同一粉體可呈現兩種機能為解決多機能纖維製作困難的重要關鍵。

•奈米科技將是帶動機能性紡織品邁向嶄新風貌的催化劑。

(五)結合機能性紡織品驗證制度拓展國際市場•紡拓會率先針對機能性紡織品研發出一套完整的驗證

系統，目前已在台灣、美國、歐盟十五國、日本、中國大陸註冊，並以EAN國際條碼作為驗證編號的管理工具。

•機能性紡織品驗證制度主要目的是藉由具有公信力的驗證標準提供賣方一個有力的保障，以及也為買方確立產品功能存在的程度，因應國際化市場經營模式而推出的一套完整制度，因為惟有被認定為具有全球標準(Global Standard)的機能性紡織品才得以在競爭市場中發展生存，而此一驗證標準與國際現行標準接軌，只要紡織業者通過此一驗證即代表與歐美各國所通行之標準一致。

(六)市場需求動向•隨著經濟的增長，社會的進步，人們對機能性紡織品的要求不僅注重質量、款式，而且追求時尚、品牌、個性化。如：

•黛安芬國際公司(Triumph International)特別推出含有蘆薈滋潤成份的美體內衣，內置心跳測量器(圖3)。德國Maier Sports公司，研製出一款冬季智能夾克。這款夾克裡面有一些Sympatex薄膜小氣袋，袋內裝有羽絨，穿上夾克後可視乎氣溫或個人喜好，用小泵來吹脹或縮小氣袋，以調整羽絨的分布情況以至保暖程度。

•美國的滑雪板生產商Burton Global最近在德國和其他歐洲市場限量推出一款附有MP3播放機的Burton Amp夾克，以及附有MD播放機的Clone MD夾克。 (圖4~5)

•德國著名的半導體生產商InfineonTechnologies(英飛凌)則是首家推出通訊服裝的公司。2002年該公司推出一款特製背心，裡頭縫有以塑膠包覆的晶片，晶片載有一個聲控的MP3播放機。

•法蘭克福高科技紡織品展服裝紡織品展覽會項目經理Isa Hoffmann正領導進行一項由歐盟資助的研究，目的是研發可以監視人體健康狀況的衣料。即智能衣料。

•在國內市場方面，以「華貴牌」絲襪馳名女性絲襪市場的華貴針織公司，在獲得工研院化工所的專利配方後，獨家合作開發具有「防蚊、抗菌、吸濕排汗」的華貴牌機能性絲襪。

(七)紡織品續朝高機能發展•全球紡織業都深刻瞭解惟有『區隔化』才能擺脫供過於求(Over Supply)的競爭環境。科技與研發能力已成為全球紡織業立足全球舞台的兩大支柱，機能性紡織品已成為全球紡織技術整體發展之重點項目，以健康、舒適及安全為訴求的產品不斷推陳出新。

•1.尊重智慧財產權•2.勿非法影印書籍及教材•3.使用正版教科書