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1、高鼎化學工業股份有限公司,紡織品機能測試簡介技術部 蔡孟洲,機能性紡織品測試-,抗紫外線測試Sun Protective clothing-Evaluation and Classification,抗紫外線機能布料,原紗型抗紫外線原絲乃在合成纖維紡絲之前，將微米或奈米粒徑的二氧化鈦、氧化鋅 或其他可阻擋紫外線(吸收或散亂)的原料與聚合物充分摻合，再進行紡絲，此製程纖維的布料具有永久性的阻擋或反射紫外線的特性。染整製程添加於染整後添加抗紫外線的藥劑處理方式的布料，有其耐久洗次數的限制。,何謂紫外線(UV),紫外線(Ultraviolet light)：是指 太陽射至地球表面中的一種看不到的光線
2、波長越長的紫外線，穿透能力越強。,何謂紫外線(UV),紫外線可分為三類 紫外線A、紫外線B和紫外線C。,防曬係數,SPFSun Protection Factor：為美國系統的防曬係數。SPF 範圍250+。SPF 15表示可以阻隔14/15的UVB，即可阻隔93.3的UVB，SPF50，阻隔98。IP(Indicia Protection)：是歐洲防曬係數的標示。IP1.5SPF。PAProtection Grade of UVA：日本厚生省要求日本的防曬產品必須標示防止UVA的效果。PA表輕度遮斷、PA表中度遮斷，PA表高度遮斷。UPF(Ultraviolet Protection Fac
3、tor)：為服飾類的抗紫外線單位。UPF 範圍250+，UPF值越高防曬效果越佳。UPF50表示只有1/50能穿透纖維表面。穿上掛有UPF50認證吊牌的衣服，可增加50倍保護程度、UPF30則有30倍保護。,測試標準,AATCC 183：美国纺织化学协会。AS/NZS 4399：澳洲標準協會。利用光譜儀對布作6次掃描，取得UVA及UVB的透視率數值，換算成防曬係數UPF。BS 7914：英國標準協會。P=1/UPF。EN 13758-1,AS/NZS 4399 分級,目前台灣技術水平為防護係數UPF50+(AS/NZS 4399)。,機能性紡織品測試-,吸溼排汗測試,吸溼排汗產品概念,吸濕(m
4、oisture absorbing)排汗功能是指藉由異形斷面纖維、組織結構或添加吸濕化學劑於布料中，以提升織物的吸濕排汗速度。此種機能性織品主要以具有毛細功能特性的纖維或吸濕劑將皮膚表面上的汗水快速吸附傳遞至織物表面，最後經由織品表面的擴散作用與空氣對流，達到快速蒸發與乾燥的功能。雖然在酷熱的天氣或運動的情形下，汗水淋漓，使用此種布料的衣服將發揮更好的排汗功能，使身體能保持乾爽。吸濕性表示織物吸水的能力，可用吸濕(wicking)高度及水份擴散能力表示。排汗性表示織物乾燥能力，可用水分乾燥速率來表示。,吸溼排汗的產品分類,纖維纖維表面改質異形斷面中空/中空微多孔纖維化紗線多層結構紗複合紗加工絲
5、,織物雙/多層結構密度與碼重的搭配加工親水加工服裝依據季節,運動量選擇適當的穿著法,吸溼排汗產品評估指標,吸溼-Absorbency目的:了解紡織品再人體表剛產生汗水時的吸收效果導溼-Wicking目的:了解紡織品將吸收的汗水,藉由毛細/擴散作用,持續對外輸送的能力速乾-Evaporation目的:了解紡織品將所含水分傳到外界保持乾燥的能力目前業界的技術水平為吸濕高度8cm 以上/15min，水份擴散能力2秒以下(AATCC 79)。,Absorbency 測試,常用標準AATCC 79-2000JIS 1907-1994 Section 5.1.1(Drop method)模擬重點以紡織品與
6、皮膚的接觸面進行測試從固定高度處滴落微量給水水滴被試樣表面吸收所需的時間(水洙滴下擴散之秒數),時間愈短代表效果愈好針織物之平均值2秒者；梭織物之平均值5秒者，符合吸濕排汗速乾紡織品之吸濕能力要求。,Wicking 測試,常用標準評估10分鐘後的水線爬升高度Intertek in-house method 評估1,5,30,60分鐘後的水線爬升高度模擬重點試樣些微接觸足量的水試樣需分經緯向觀察定時觀察水線爬昇的高度相同時間內,爬升高度愈高,效果愈好,吸水速度試驗法之等級標準,Evaporation 測試,常用標準Intertek in-house method 模擬重點一定面積的試樣事先給予定
7、量的水監測時間與含水量的變化,織物乾燥速率試驗法之等級標準,機能性紡織品測試-,透氣防風測試Air Permeability/Wind Resistance,Air Permeability v.s.Wind Resistance,透氣(Air Permeability)單位面積通過的氣體流量，愈大愈好透氣與織物是否提供路徑讓氣體自由通過有關，故與組織設計關聯較大防風(Win Resistance/Proof)單位面積通過的氣體流量，愈小愈好防風效果主要來自Coating等加工，但防風防水,透氣度(Air Permeability),定義當試樣維持在正反兩面固定壓力差下，氣體垂直通過一定面積範
8、圍的氣體流量單位：氣體體積/面積時間測試重點測試樣正面向上依不同檢測標準規定調整壓力差測試點：5-10處，樣本無須剪裁注意單位的選擇,常見的測試標準一覽表,常見單位與換算問題,常用單位cm3/cm2/sft3/ft2/minmm/sL/m2/sec換算1ft3/ft2/min0.508cm3/cm2/s1cm3/cm2/s 1.9685ft3/ft2/min1mm/s 1L/m2/sec選用條件與測試結果的關聯性壓力差愈大,測試值愈大測試面積差愈大,測試值愈大,機能性紡織品測試-,透濕防水測試Water Vapor Permeability/Water Resistance,透濕防水織物概念(
9、一),所謂透濕防水是一種能防雨水穿透又能將汗液蒸氣排出的布料，外套內並不會發生結露而導致濕冷不舒服現象。透濕性係指在劇烈運動時身體釋放的蒸氣會藉由體表揮發至外部而達到降溫的效果及維持絕佳的舒適與乾爽。防水性是指布料具有完全抵擋水分穿透的能力，此布料通常是在布料表面以PU、鐵氟龍薄膜(PTFE)、TPU、TPE等材料塗佈或以film貼合加工而成。,透濕防水織物概念(一),透濕防水織物表現的方式有三種:直接塗佈(Direct coating)貼合(Lamination)高密度組織結構(High-density weave structure)無論是直接塗佈樹脂或薄膜貼合，其材質特性可分為微多孔型及
10、親水型(無孔型)兩種，微多孔型每平方公分之樹脂或薄膜加工的表面含有數以萬計的微孔，這些微孔遠比水滴要小，因此即使在壓力之下也能完全阻擋水分的滲透，又能讓衣著內的水氣排出，保持乾爽。而親水型則係利用親水基將汗水吸附再藉由擴散、對流方式將汗水排出。依實際環境需求，有不同的耐水壓及透溼度組合布料。,透濕防水織物概念(一),目前業界的技術水平貼合(Lamination)可達耐水壓40000mmH2O以上(ISO 811)，透濕度20000g/m2 24hr 以上(JIS L1099-B1)、Ret6(m2pa/w)以下。塗佈(Coating)可達耐水壓10000mmH2O以上(ISO 811)，透濕度
11、10000 g/m2 24hr以上(JIS L1099-B1)。,透濕防水織物概念(一),透濕度(Water Vapor Permeability/Transmission,WVP/T)讓人體在新陳代謝活動時所產生之熱氣(水蒸氣)，能透過紡織品排放到外界之特性防水(Water Proof)利用織物特性對外界環境，如下雨、風雪等所造成之水分，產生阻隔之效果,透濕防水織物概念(二),透濕如何達成?微多孔膜(microporous film)運用水蒸氣與水的分子大小不同來達成代表商品：Gore-Tex,透濕防水織物概念(二),透濕防水織物概念(二),無孔質親水膜(hydrophilic film)借
12、吸濕、擴散、放濕三階段達成PU、TPU,透濕防水織物概念(二),透濕防水織物概念(二),透濕防水織物概念(二),觀念澄清,透濕透氣透濕(Water Vapor Permeability/Transmission,WVP/T)讓水蒸氣穿透紡織品排放到外界之特性透氣(Air Permeability)讓空氣自由通過紡織品的能力常被當成防風/密閉效果的指標與一般口語描述透氣不閉濕（breathable）的產品概念有不同常被當成防風/密閉效果的指標,透濕防水產品的製造,織造法使用超細纖維(Microfiber)與高支數、高密度通氣性(Ventile)棉織物，再經氟素或矽利康樹脂撥水處理，織造出所謂的高
13、密度織物後加工法塗佈(coating)貼合(laminating)結合布與膜的技術好壞足以影響產品的功能等級,透濕產品的評估指標(一),透濕功能的評估要點取一固定面積創造溼度移動趨力(Driving force)：溼度差使用放濕(水)或吸濕劑(氯化鈣、醋酸鉀)控制測試環境的溫度/溼度模擬溼度排出方向裝置試樣：膜向高濕處經過一定時間達到吸/放濕平衡計算結果,透濕產品的評估指標(二),常見的透濕功能指標透濕量(Water Vapor Permeability)吸(放)濕劑重量差/(測試面積測試時間)換算成24小時的透濕量，單位：g/m224hr 透濕指數(Water Vapor Permeabil
14、ity Index，WVPI)試樣之透濕量/標準樣(Reference fabric)透濕量換算成百分比，單位：%濕阻抗(Water Vapor Resistance，Ret)維持固定面積之固定蒸氣壓所產生之功率大小試樣Ret=有試樣Ret-裸版Ret，單位：Pam2/W,透濕性能測定法美國,ASTM E96-00共細分為A、B（正水杯法）、BW（倒水杯法）、C、D、E（氯化鈣法）等6種試樣之膜面潮濕度較高處裝置,透濕性能測定法ASTM E96-00,6種方法的詳細測試條件,透濕性能測定法ASTM E96-00,最新修訂版：2000年（目前最新2005年版，大體同2000年版）與95年版最大差
15、異：測試環境風速變小（2.80.25m/s0.020.3m/s）測試時間：計時一定時間間隔（1hr），秤取810個重量穩定變化的點 計算：測試前後重量差/（測試時間測試面積）換算成24hr的透濕量（單位：g/m224hr）,透濕性能測定法日本,JIS L1099(1993)測試法：分A-1（氯化鈣法）、A-2（水杯法）、B-1（醋酸鉀法）、B-2（醋酸鉀法）等4種試樣之膜面潮濕度較高處裝置,透濕性能測定法JIS L1099(1993),4種方法的詳細測試條件,透濕性能測定法英國,BS 7209 紡織品透溼度測試設備：8個透濕杯的轉盤（turntable）條件：202，655RH，風速0.1m/
16、s 方法：杯中盛定量的水(約46mL)1個裝標準樣(Reference fabric)其它的裝測試樣先1小時平衡後再經5小時後秤重計算：透濕指數WVPIWVPf/WVPref100,透濕性能測定法歐洲,ISO 11092(1993)/DIN/BSEN 31092 紡織品熱阻抗/濕阻抗測試（thermal resistance/water-vapour resistance;Rct/Ret）設備名稱：Sweating Guarded-hotplate(流汗熱板,又稱Skin model）測試條件：環境溫度：351，403RH，風速1m/s熱板溫度：35，供水維持表面濕潤熱板面積：20cm20cm
17、 先進行裸板（熱板上有一層賽珞玢）測試，再進行載有試樣的測試 試樣Ret有試樣Ret裸板之Ret單位：Pam2/w,水蒸氣阻度 Water vapor resistance,Ret,防水產品的評估指標(一),防水(Water Proof,Water resistance）功能的評估要點 取一固定面積給予一水壓(水位)差水溫 加壓速度模擬水的穿入方向裝置式樣：布面向水處,防水產品的評估指標(二),常見的防水功能指標 耐水壓(靜水壓,Hydrostaric Pressure)以力/面積、水柱高、氣壓等壓力單位表示常見單位換算 1kg/cm210000mmH2O 1psi0.7mH2O700mmH2
18、O 1cmH2O10mmH2O 1mbar10mmH2O 1KPa102mmH2O,防水性能測試法日本,JIS L1092(1993)紡織品防水性能測試,防水性能測試法美國,AATCC 127,防水性能測試法歐洲,測試方法ISO 811(1981）-hydrostatic pressure testBS 2823(1982)-hydrostatic head testDIN EN/BSEN 20811(1992)-hydrostatic pressure test測試要點 3個方法皆相同，取樣面積：100cm2，5個 2種水溫條件：202 or 272加壓速度：100.5 or 603cmH2
19、O/min當膜面出現第3滴水滴滲透現象時，即記錄為該樣本的耐水壓值,耐水壓 等級Water resistance,Water Repellency撥水性測試,織物的潑水特性，係指布料經過潑水劑特殊處理，其表面可使水滴形成圓珠狀，不會產生滲透、擴散而弄濕衣物，達到像荷葉般的潑水功能(蓮花效應)，lotus effect。潑水性程度通常分成零到五的等級，其測試標準一般在四十度水溫洗滌五次後操作，受測布料必須至少達到第四或第五的潑水度等級（亦即達到百分之九十以上之潑水功能性）。潑水性的耐久性需經由二十、五十次及一百次的洗滌後方可測試得知。潑水性布料適用於風衣外套面布、雨傘布、傢飾布等織物。,Wate
20、r Repellency撥水性測試,目前業界技術水平可達潑水度初期100，水洗100次後80以上，測試方法為AATCC 22法。如以光學接觸角(Optical Contact Angle)測蓮葉(Lotus leaf)之接觸角為135，一般潑水加工為130，一般奈米超潑水加工，接觸角可達140，如以特殊奈米技術作特殊機能性表面改質國外的技術水平，其接觸角可達150。,Water Repellency撥水性測試等級,機能性紡織品測試-,保溫性測試Thermal Resistance,織物保溫特性,1944年的等人首先提出以“衣服保溫值（Keeping warmth value）”的觀念clo值定
21、義：在環境溫度21，風速0.1m/sec的情 況下，讓處於休息狀態的人，保持皮膚溫度33，生理代謝值也保持在58w/m2 的舒適狀態，定義為1clo單位換算：1 clo=0.18 m2 hr/kcal=0.155 m2/w=0.155T-=1.55Tog,影響保溫特性評估之因素,評估環境條件氣溫 相對濕度 氣流 輻射,織物特性材質厚度透氣度空氣含有率,測試法 ASTM D1518,環境溫度（Ta）210.5，655%RH，風速0.10.05m/s熱板溫度（Ts）:33熱板面積：1010cm2=0.01m2裸板之熱阻值Rbp=(Ts-Ta)A/WbpRbp的單位：（m2）/W，可轉換為clo單位
22、Wbp：由儀器讀出（裸板時的流失量），單位W有試樣之熱阻值Rd=(Ts-Ta)A/Wd Wd:由儀器讀出（試樣式的流失量），單位W試樣真實熱阻值Rct=Rd-Rbp(m2)/W除以0.155後，單位為clo,機能性紡織品測試-,抗靜電測試Anti-static Resistance,抗靜電紡織品,抗靜電紡織品主要功能是指在高易燃性與爆炸性環境下能符合安全條件的布料，以及在開刀房內防止靜電干擾重要電子醫療器材的運作，此外在乾燥(相對濕度低)的環境下，可以防止身上的衣物因摩擦而帶大量靜電，避免發生觸電。通常是以金屬纖維與棉、聚酯紗混紡、合股或交織或以含有導電碳黑(Conductive carbon
23、 black)的纖維(如Barnet的Nega-statO與聚酯纖維交織而成。,抗靜電紡織品,抗靜電紡織品的功能性主要測試方法為表面電阻值(Surface resistivity)、摩擦帶電壓(Friction-charged electrostatic potential)、半衰期(Half-time)及靜電消散時間(Decay time)等。目前台灣業界的技術水平為摩擦帶電壓1000Volt以下(JIS L1094-B)，最佳目標為Zero Voltage(0 Volt)，表面電阻1010/sq以下(DIN 54345)。,靜電何來何去？,靜電產生的方式電位差摩擦接觸分離,靜電防止的方式表
24、面比電阻極小極大減少靜電的累積提高靜電逸散速度,抗靜電原理,表面電阻(Surface resistivity)Conductive materials Insultivematerials,ConductiveRange,DissipativeRange,HighResistivityRange,102,106,1010,1012,抗靜電/導電性能測試,織物表面比電阻AATCC 76DIN 54345-1評估要點絕緣：比電阻愈大愈好導體：比電阻愈小愈好,抗靜電/導電性能測試,靜電逸散速率(半衰期)ASTM D4238評估要點逸散時間愈短愈好,抗靜電/導電性能測試等級,抗靜電/導電性能測試等級,
