2013年1月17日

吸濕排汗衣的奧秘


在運動用品店常見的吸濕排汗衣或快乾衣,是運動選手們在進行運動時特別喜愛的穿著。以專業術語來說,這些吸濕排汗衣或快乾衣吸濕排汗功能是藉由異形斷面纖維(十字形、Y形等斷面纖維)、改變纖維組織結構添加親水性吸濕助劑於布料中,以提升織物吸收汗水濕氣的速度。

吸濕排汗是將汗水型態的水分從肌膚傳送到成衣外表面並讓其蒸發之過程。因此,吸濕排汗是體能活動期間可最大化穿著者舒適度的一個重要因素。

簡單來說,這種機能性布料的原理,就是以類似皮膚的毛細孔作用,迅速將皮膚表面所排出的汗水蒸氣,快速擴散並從布料傳導至布料表面,經由擴散作用擴大與空氣接觸的面積,達到加速汗水濕氣蒸發,帶走體溫的熱度,達到乾爽舒適的效果。

不論在進行高爾夫、單車/自行車、登山或跑步等運動,容易出汗的環境下,穿著吸濕排汗材質的排汗衣可以比一般衣物,發揮更好的排汗功能,更能使身體保持在乾爽舒適的狀況下。這也是吸濕排汗衣能深得運動員喜愛的原因。

在布料中,其吸濕排汗包括三個主要步驟:
  1. 從皮膚上吸收汗水型態的水分
  2. 將織物內表面的水分輸送到其外表面
  3. 將該水分擴散到廣大的表面,以利其透過蒸發而被釋放到周圍的空氣中
以這種方式,吸濕排汗技術有助於減少水分積聚在皮膚上並協助人體自身的自然冷卻系統,其目的是將過熱的危險減到最小,並防止生理不適。

由於吸濕排汗直接關係到生理的舒適性,這對運動員而言已成為日益重要的一個因素,因此,運動和戶外活動成衣之生產商聲稱,他們的成衣具有吸濕排汗之性能,並在推銷他們的 產品時,利用這些噱頭作為獨特的賣點。由於這樣作,他們就可以賣出更高的價格。

排汗衣的「吸濕性強度」也就是布料的親水性強度(吸水的能力強度),也可以用「吸水」及「水份擴散」的能力來界定「排汗性」的強度,並用水分乾燥速率來分辨快乾衣品質的好壞。

其實市面上的排汗衣材質大同小異,幾乎都是以聚酯纖維作為材料,再進行纖維改質或與其他纖維作混紡處理,所以在選擇吸濕排汗衣時,最重要的還是多了解其織法和使用的材質,因為這些關係到排汗衣最重要的排汗、擴散與加速水分蒸發的效率,也是每家廠商的在追求的技術。
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吸濕排汗在布料及成衣中之作用

吸濕排汗顯現以下之主要功能:
  • 體溫調節
  • 控制積聚在成衣內之汗水的重量
  • 減少皮膚在變得潮濕時產生水泡和發炎
  • 降低微生物的繁殖

吸濕排汗衫製作原理

悶熱的夏季,吸濕排汗衫以新秀之姿迅速擄獲了專業運動員及一般消費者的青睞,百貨公司、運動用品店到菜市場、夜市都找得到它的蹤跡,但市面上排汗衫品質參差不齊,再加上服飾的標示狀況不盡理想,更增加消費者選購時的困難度。

要使衣物同時具有吸水性和排汗性,目前應用的原理有異形斷面纖維、親水劑處理、中空微多孔纖維、多層織物等,其中以異形斷面纖維、親水劑處理占多數。

異形斷面纖維是改變纖維材質的外形,為了使原本不吸水的聚酯纖維或尼龍纖維增加吸濕性,以非圓形之異形斷面纖維的表面產出數條細小的溝渠,可以增加纖維的表面積,當衣物沾附到汗水時,可加速纖維對水分的吸附,及水分由纖維上細小溝渠的毛細作用迅速擴散帶走,就好像雨水排入水溝流走一樣,可以增加排汗,達到衣物快速乾燥的目的。

親水劑處理是將布料浸漬於聚丙醯胺、聚丙烯酸或聚?酯(PU)……等吸濕加工劑內,使藥劑附著在纖維上,增強纖維的吸水性,這種處理方法的優點是成本較低、製程簡單,但較不耐洗滌,衣物下水洗過幾次後,功能就會降低。

吸濕排汗纖維採用的原料

聚酯纖維

以聚酯纖維作為運動服基底層優於其它纖維,因為它的吸濕性低、容易照料和成本低。

聚酯基本上是疏水性的,並且不吸收水分。然而,大多數在基底層成衣中使用的聚酯纖維經過了化學處理和改性來增強其吸濕排汗性能。這可以透過以下方式: 以親水性整理劑塗覆聚酯改變其表面化學性質以改善其吸濕能力

改變聚酯纖維的表面化學性質涉及將游離的羥基(hydroxyl groups)加入每根纖維表面的分子中。因而,可將水分子分解成可被吸收的單一分子。以這種方式處理的聚酯纖維所製成的織物,乾燥得非常快,因為每根纖維的親水性外表促使水分透過織物傳輸出去,而疏水性之核心則防止水分被吸收到纖維中。

對織物製造商而言,以化學或分子改質處理的主要缺點是它較為昂貴。然而,其在織物上的效果是「永久性的」。被歸類為永久性的織物必須具有承受至少 50 次洗滌而仍維持其性能 的能力。

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聚丙烯(polypropylene)

聚丙烯具有優良的吸濕排汗功能,還具有非常低的吸濕性。

此外,聚丙烯還具有比重(specific gravity)只達 0.91,較大多數其它纖維還低的優點。例如,相較之下,聚酯的比重為 1.14。這意味著,一定重量的聚丙烯纖維之體積較其他相同重量的纖維之體積更大。

聚丙烯在合成纖維中也是屬於最低的熱導率等級,這意味著,聚丙烯纖維具有良好的隔熱性能,即使是在潮濕狀態時。然而,聚丙烯在低溫條件下會軟化和收縮,因而它不適用於低溫地區以滾筒式乾燥機乾燥。此外,它是親油性的,而且比聚酯更易於吸油。因此,它在吸附油性體味上更具優勢。

聚醯胺(Polyamide)

聚醯胺的回潮率比聚酯要高得多。因此,以聚醯胺製成的織物之乾燥速度比以等量聚酯製成的織物慢。

然而,聚醯胺織物適用於製作外套,因為它們結合了排汗性能與耐用性。

此外,聚醯胺具有良好的染色性,這意味著,其織物可以很容易地施加鮮豔的色彩。

聚醯胺是使用於製造外套之緊密平織布(tightly woven fabrics)中最常見的纖維類型。這種織物透氣性低,因此可吸收熱量並保溫。然而,相較於聚醯胺使用於緊密平織布,當它使用於針織布時具有更好的吸濕排汗性能。聚醯胺織物的主要缺點是,它們往往會散發出氣味。因此,當它們使用於基底層的成衣時大多僅限於使用一次後即需洗滌的物品,如婦女的長襪和緊身衣。

此外,聚醯胺比聚酯更昂貴,因此多使用於高檔運動服和戶外用途之穿著,如自行車騎士服、泳裝以及快艇運動與登山外套之高檔商品。

蠶絲

蠶絲是作為與皮膚接觸之基底層的優良纖維。這主要是因為它很柔軟,此乃由於蠶絲纖維很精細,而且它還具有良好的吸濕性之事實。

此外,它還具有中空的結構,可提供其良好的熱絕緣性能。然而,蠶絲的乾燥緩慢並且其耐磨損性差。還有,清洗以絲綢製作的成衣時必須小心處理。

美利諾羊毛(merino wool)

美利諾羊毛是基底層成衣的熱門材料。它是高吸水性的,因為它所含的角蛋白富含了易與水分子結合的氨基酸。

事實上,美利諾羊毛可吸收的水分約為其自身重量的 30%,這意味著,它讓皮膚不會感覺到潮濕。



棉質成衣提供了柔軟性與舒適性的良好結合。然而,它們提供的舒適性只有當它們在乾燥或微量出汗之時。

棉織物不建議使用於劇烈體能活動所穿著的基底層成衣中,因為它易於吸附水分。棉質成衣於潮濕時往往會緊貼在身體上,因此而限制了運動表現並造成不適。棉織物的慢乾和冷濕特性使得這種材料不適合使用於高水分含量 - 無論是排汗量或降水量,以及其環境溫度是低溫地區的情況下。

然而,降低棉花之吸水性同時保留其排汗功能的研究,已被證實有卓越的成果。此外,也以各種可能影響棉花之吸濕排汗特性之表面處理劑以及其他的機械加工法與濕加工整理進行了測試。

其中一種方法為利用含氟化合物來處理棉紗,以提高其疏水性,然後將這些紗線與未處理的標準棉紗混紡於編織結構之中。這將降低其吸水性,並建立了小型的“芯吸窗口(wicking windows)”,它可讓水分被輸送到織物的外表。

混紡紗

混紡讓製造商得以將各類型纖維之最佳性能組合於混紡紗中。

例如,以聚酯與羊毛混紡或聚丙烯與羊毛混紡製作而成的雙組分針織布料,即可在單層結構中提供芯吸和保溫特性。

此外,織物也可能以內側,貼身穿著等設計,具有非吸收性之疏水性材料而外側具有吸收性之親水性材料所構成的雙組分材料製造而成。這樣的材料被稱為“推挽型(push-pull)”織物,因為其內部的疏水性材料將皮膚上的水分推離出去,而外部的親水性材料則將從皮膚拉離的水分拉出織物外表以利其蒸發。一般情況下,疏水性材料是由聚酯製成的,而親水性材料則是由聚醯胺製成的。

體溫調節

在運動和戶外活動時,成衣在“體溫調節(thermoregulation)”被定義為維持體溫在一定的水準而可最大限度地提高生理舒適度和運動成效之過程上發揮了關鍵的作用。

人體無論在環境溫度和個人活動量變化下都能力圖維持核心體溫(core body temperature)於37℃(98.6°F)。
核心體溫在一天中的變化約為 1℃(1.8°F)

當個人從事體能活動時,因肌肉收縮所產生之熱能而導致體溫升高了。其活動越劇烈體溫就升得越高。人體會試圖透過以下機制來散發過多的熱量,以維持它的核心體溫:
  • 傳導
  • 對流
  • 輻射
  • 蒸發
在人體內散發熱量的方法受到環境因素如環境週圍溫度、相對濕度和風速的影響。在燥熱和潮濕的環境中,散熱的主要機制是蒸發,或稱為濕熱轉移(wet heat transfer)。而在較冷的環境中,其它三種機制統稱為乾熱轉移(dry heat transfer)是比較重要的。

當人體溫度上升到高於 37℃時,血液循環會增加以企圖釋放多餘的熱量,而這將激發汗腺分泌汗水到皮膚表面。接著會發生如下情況:

  • 分泌出來的汗水從活動中的肌肉吸收了熱量
  • 從肌肉吸收的熱量產生了汗水並蒸發

如上這些過程會讓身體降溫而重新調整了身體的溫度。在正常情況下,每天透過皮膚排汗而流失的水分大約有半公升。在運動過程中,僅在一個小時內最多即可能流失 1~2.5 公升的水分。當在高溫、高濕環境下運動時,一個小時內可能流失超過 2.5 公升的水分。

重要的是,如果汗水可蒸發,在炎熱環境中汗水會讓身體降溫。如果相對濕度低,汗水會蒸發得很快。相反的,如果相對濕度高時,蒸發降溫將受到阻礙,而這可能對身體造成嚴重的壓力。為了幫助身體在運動時保持舒適的溫度,衣服應當具有將皮膚上汗水之蒸氣和水分傳送到衣服外表面以利蒸發的能力。

吸濕排汗在熱和冷的環境中都很重要。在高溫環境中的水分傳輸過程有助於保持身體涼快而乾爽。在寒冷環境中的同樣過程則有助於保持身體的溫暖和乾爽。

有效的吸濕排汗在溫度極端熱或冷之下作戶外運動時尤為重要。在高溫環境中,運動時吸附在皮膚上的汗水將導致體溫升高。這可能會造成疲勞和脫水,更遑論會降低運動成效。它也可能會引發痙攣、昏厥、噁心,甚至在極端之情況下會導致死亡的中暑(heat stress)。在寒冷環境中,運動時吸附在皮膚上之汗水的溫度會下降。這將導致不舒適和濕黏並終將引起寒顫。

潮濕的身體降溫之速度會較乾爽的身體快 25 倍,因為液體比空氣更易於傳導熱量。如果皮膚在寒冷的環境中保持潮濕的話,身體的溫度可能降低到足以導致失溫(hypothermia),而它是會致命的。

在寒冷的環境中作戶外活動時保持身體舒適之關鍵是要採用多層次的穿衣方法。這包含穿著了兩層或更多層的成衣,而可讓穿著者為了適應不斷變化的體溫條件而添加或移除衣物。 在

一般情況下,該多層次系統包括三個部分:
  • 一個基底層,貼身穿著在皮膚上並直接從皮膚吸走水分
  • 一個中間層,它將身體隔絕
  • 一個外層,它保護穿著者免受外在因素之影響
然而,這種方法只在三個層次全都使用了可傳輸水分之織物的情況下才能被認為是有效的。

控制衣服不因出汗而增加重量

有效之吸濕排汗的重要性,不僅在於運動過程中維持了適當的體溫,而且在於身體出汗時防止衣物增加重量。 以纖維素類纖維製作的成衣,例如棉或嫘縈,在乾燥情況時緊貼皮膚的觸感是舒適的,但它們不適於吸濕排汗,因為它們在潮濕時會吸收和存留水分而變得沉重和不舒適。 例如,在劇烈的運動中,所穿著之纖維素類纖維製作的T恤會濕透而增加了穿著者之負擔,並且會降低他們的運動成效。

同樣的,以羊毛纖維製作的成衣也會吸收大量的水分,因此在潮濕時也會變重。此外,以羊毛或棉製成的織物乾燥得很緩慢。織物乾燥得越慢,它在長時間使用下可吸收的水分越少。這意味著,水分有可能殘留在皮膚上。

吸濕排汗成衣之設計

成衣的設計對其水分處理性能有很大的影響。這是非常重要的,例如,一件吸濕排汗成衣貼身穿著了,它便可以從皮膚吸收汗水。在理想情況下,它也應該具備諸如通風襟翼 (ventilation flaps)和網狀嵌條(mesh panels)的功能。

通風襟翼置於成衣之諸如腋下及胸口等熱氣和水分易於快速產生的區域。當襟翼被打開時,能更有助於熱氣和水分的散逸。網狀嵌條為長條狀材料,含有寬大的開口以利於熱氣和水分通過。像通風襟翼般,網狀嵌條被置於成衣之“發熱區域(heat zones)”,俾於劇烈體能活動或者環境溫度高時有助於皮膚降溫。例如,在運動胸罩中,沿著胸骨放置該網狀嵌條,而在網球衫中,它們被放置在肩部之間的後背上半部。

消費者在選購排汗衫時可以參考以下幾點:

1. 看標示:
選擇使用異形斷面纖維布料製作的排汗衫,較能保有長久的吸濕排汗效果。常看到的「COOLMAX」、「Coolplus」、「ACO-DRY」等英文字是「特殊纖維」的商品名稱;如果不清楚或廠商沒有標示,則可以詢問販售人員。

2. 由是否可用柔軟精判斷:
異形斷面纖維的細小溝渠,若被柔軟精覆蓋,就會破壞排汗衫的吸濕功能,直到多次水洗,把柔軟精洗掉後,才可能恢復原本機能,因此異形斷面纖維的衣物通常不建議使用柔軟精,消費者可由是否可用柔軟精,來判斷是否為異形斷面纖維。

3. 噴水試驗只能當作參考:
販售人員現場噴水證明產品吸水性,只能當作參考,因為衣物要下水洗過幾次後,才能知道吸濕排汗效果是否依舊;新衣服吸水效果好,不一定是真的好,但是如果以滴水測試是呈現水珠狀,就表示吸水性能真的不行。

4. 雙層織法隔濕能力較好:
目前排汗衫有單層與雙層二種織法,單層的價格較便宜,雙層的較貴。 雙層排汗衫有內、外兩層,當穿著時,內層纖維吸收汗水後,快速導向外層,由外層衣物快速排汗,讓接觸肌膚的內層衣物還是保持乾爽,不過一般消費者不容易分辨單層或雙層織法,可以看衣物標示或是詢問銷售人員。

Moisture Transferring and Quick Drying Apparel


 Known as Fast Wicking Apparels. The quick drying capability of sport wears (absorption of moisture and perspiration) is usually derived from profile fibers/fabrics, special weave structure or absorbent finishing. Textiles that transfer moisture and dry quickly mainly rely either on capillary action in their fibers/fabrics or moisture absorbency to quickly absorb moisture on skin surface and wick it away to textile surface.

 Affected by diffusion and air convection on textile surface, the moisture quickly evaporates, leaving the textile dry. These textiles are especially useful in hot climates or during intense workouts. They absorb huge amounts of perspiration, speed moisture to outer surface and keep the body dry.

 The capability of a textile to absorb water is called hygroscopicity and is measured by ‘wicking height’ and ‘water diffusion speed’. The capability of driving out sweat is known as ‘drying ability’ and is measured by ‘drying rate’.

等級標準 Performance specification

3.1 織物對水份擴散能力試驗法之等級標準 The grading for the textiles performance in water diffusion ability

表l 織物對水分擴散能力之等級 The grading of water diffusion ability
20 秒擴散面積(mm2)
Index of wetting area after 20 seconds
等級
Grade
評價
Classification
針織物
Knitted
梭織物
Woven
X≧10
X≧9
5
Excellent
5≦X<10
5≦X<9
4
Very Good
3≦X<5
3≦X<5
3
Good
1.6≦X<3
1≦X<3
2
Moderate
X<1.6
X<1
1
Fair


3.2 織物乾燥速率試驗法之等級標準 The grading for the textiles performance in drying ability

表2 織物乾燥速率之等級 The grading of drying ability
40分鐘殘餘水份率(%)
Remained water ration at the 40th minute (%)
等級
Grade
針織物
Knitted
梭織物
Woven
X<13
X<3
5
13≦X<26
3≦X<10
4
26≦X<35
10≦X<20
3
35≦X<50
20≦X<37
2
X≧50
X≧37
1


編排整理 Edited: ACOTEX Fabric Talks 機能布料指南
部分資訊來源 Info source: 台灣機能性紡織品介紹紡拓會

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