第十章 蓄熱纖維

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＂。

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。

(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。

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)

(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。

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。

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。

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。

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)

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)