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第十章 蓄熱纖維第十章 蓄熱纖維

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Academic year: 2022

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第十章 蓄熱纖維

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一.遠紅外線紡織品

(一)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)。(圖1)

 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"。

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 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。

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(二)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。

1.陶瓷粉末的微小化加工

 最常用的方法有常溫氣流粉碎法、液相化學沈澱法和氣相 反應法等。其平均粒徑最好在0.08~0.5微米之間,最大粒 徑不要超過1微米。

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2.遠紅外線纖維的成形技術

 依據遠紅外線粉末與聚合物混合的方式可分為聚合法及摻 配法兩種。聚合法是將遠紅外線粉末與分散劑一起混入可 聚合的單體中,在聚合過程中完成遠紅外線粉末與聚合物 的均勻混合;摻配法是將遠紅外線細粉先做成濃縮粒

(液),再將濃縮粒(液)通過共混的方式加到聚合物中。

纖維成形的方法常用的有熔紡法、濕(乾)紡法及融噴法 3種。遠紅外線纖維的成形關鍵技術在遠紅外線粉末是否 能在聚合物中均勻的分散。另有在纖維成形之後將遠紅外 線粉末以浸漬或噴塗的方式加在纖維表面上的。纖維或織 物較不耐洗,但生產成本較低,較易複合機能化。 (圖2)

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(三)遠紅外線產品功能性檢測

1.放射特性:放射率圖譜及平均放射率

 因遠紅外線對人體有益的波長範圍為4~14μm,因此通常測 量波長範圍取3~15μm。一般測試的步驟為將樣品置於熱板 上,加熱熱板,使溫度至某特定溫度,以遠紅外線頻譜儀 量測其發射光譜。以此光譜之強度除以對應波長及溫度之 黑體輻射之光譜強度即得放射率。以此放射率對波長作 圖,即為該樣品之遠紅外線放射率圖譜。若將各種波長的 效射率加總平均,即為平均放射率。放射率越高越好(最 佳值為1),一般而言,平均放射率在0.8(或0.85)以上 就可說是高效率了。(圖3)

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2.溫度特性-溫度上升量

 溫度上升量為測量物體吸收遠紅外線後使其溫度上升的情 形。織物樣品測試的步驟為將測試布樣置於距離照射燈源 1米處,以500W鹵素燈45度角,照射測試布樣10分鐘,關 燈後以熱顯像儀在50公分處取影像,分析試樣表面溫度,

比較照射前後的溫度差,即為此樣品的溫度上升量,此法 也可視為量測材料的遠外線再放射特性。對皮膚的溫度上 升量為將人體指定部位,實際穿著遠紅外線織物與對照織 物,以溫度記錄器,分別測量此部位的皮膚溫度,兩者之 溫度差,即為皮膚溫度上升量。測試樣品與對照樣品之溫 度差為0.5℃以上,即可稱此織物有遠紅外線效果。

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3.血流量

 血流量為檢測遠紅外線織物對人體血流的改變情形,其方 法為於人體指定部位實際穿著遠紅外線織物與對照織物,

以血流量儀分別量測兩者之血流平均速度,由此計算平均 血流量。兩者值之差即為血量差。

4.細胞活性

 細胞活性為檢測遠紅外線對細胞生長的影響,先將織物利 用UV及高溫高壓兩種滅菌方式進行滅菌,然後將織物覆 蓋於培養好的人類纖維母細胞上。經過數天的培養,將覆 蓋細胞之上的織物移除,放入MMT細胞活性試劑於細胞 中,以呈色法測試細胞在不同材料織物下的生長活性。

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奈米遠紅外線紗

 遠紅外線纖維為遠紅外放射性纖維的簡稱,此類纖維材質 能釋放4~14um波長的遠紅外線,由於此波段的遠紅外線,

不僅不會危害健康,且極易被人體所吸收,致使體內水分 子產生共振、共鳴狀態,讓附著於細胞表面的水分子活化,

增進分子間彼此的摩擦,而產生溫熱效應,藉由熱漲冷縮 現象,使微血管壁產生擴張,加速血液循環、促進新陳代 謝作用,有讓人體生理機能,更為活絡的效果;因此,可 說是非常理想的健康衣著素材。

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特性:

 具放射性:跟光線一樣,不必經由空氣或其他媒介接觸,

直接以放射方式傳導能量。

 滲透性強:能夠深入人體皮下組織,從內部溫暖身 體,激化細胞活力。

 熱效應佳:纖維乃採用原絲添加法製造,故具有永久

型得蓄熱保溫效果,不用擔心經過水洗後,會失去原

有的機能性。

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生醫智慧保溫型纖維與織品

 已商業化之產品有(1)相變化材料(PCM);(2)鍍銀纖維。

1.相變化材料與織品

 相變化材料則有舒適調溫之功能(圖31),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(圖32) 。 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。 (圖33~34)

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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。 (圖35~36)

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參考文獻

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