我們會覺得冷或涼,通常是因為以下的原理流失體溫:
- 熱傳導。熱從溫度較高的身體傳到比較冷的物體。
- 熱對流。熱從溫度較高的身體傳變成水或水蒸氣,像是流汗。
- 蒸發冷卻。水變成水蒸氣也會帶走一些熱量。
保暖布料主要的功用就是要去減少體溫的流失, 就算氣溫遽降我們也可以保持溫暖。
保暖布,或衣服在台灣常常被慣上「發熱」一詞,但其實發熱衣根本無法自己發熱,而是透過 24 小時運作的發熱源 – 身體,來發熱,再透過原料的特性、功能,或織物的設計去達到保暖或增溫的效果,而非發熱。
保暖布料有甚麼特點?
市面上有很多不同種的材料可以做成保暖的纖維,待會我們會提到。但除了纖維之外,如果加上以下布料的特點,會有更顯著的保暖效果。
- 保暖布都有一定的厚度,以阻隔體溫與外面的冷空氣
- 同理可證,雙面布會比單面布更保暖
- 保暖布如果經過磨毛、刷毛的處理,便可以增加布料的厚度、體積,毛圈也建立了空氣層阻隔了空氣,進而達到保暖效果。
適用於保暖布料的材質
哪一種材質的布料才是最保暖的?接下來我們將介紹各種不同的保暖原理,並看哪個材料的效果最好。
高回潮率的保暖布
人體自然都會產生一點點的水蒸氣,而布料的纖維可以吸收這些水蒸氣,並以水的型態儲存。水蒸氣在轉變水的過程會釋放熱量,你的身體會吸收這些熱量,以達到保暖效果。
丙烯酸酯(Acrylate)是擁有 40% 高回潮率的人工纖維,相較之下尼龍只有 4%,聚酯纖維只有 0.4%。
但是丙烯酸酯原料價格不斐,通常不會用到 100% 丙烯酸酯的原料去做保暖紗線。成本考量之下,會使用同樣是高含水率的螺縈(11%)或是相對便宜的聚脂纖維來做混紡。做成纖維後通常丙烯酸酯只占纖維的 20% 以下,不過還是可以達到不錯的保暖效果。
纖維 | 回潮率 % |
---|---|
羊毛 | 16.0% |
螺縈 | 11.0% |
棉 | 8.5% |
尼龍 | 4.0% |
壓克力 | 1.5% |
聚酯纖維 | 0.4% |
醋酸纖維 | 0% |
以天然纖維來說,羊毛則是有最高的回潮率(15%)。羊毛不僅有高回潮率可以達到保暖的效果,羊毛天然的捲曲結構,更可以增加布料的質量,讓布料產生空氣層,以阻絕冷空氣、保持溫度,並有天然的消臭效果。因此,羊毛常常被用來做登山服裝用布的材料。高山上的空氣較冷,但是運動又會流汗,而羊毛剛好可以保暖和除臭。
減少空氣對流的保暖布料
當我們周圍的空氣溫度低於體溫,就會產生對流。體溫的熱會被身體產生的水蒸氣或流汗帶走,人體即會感到冷或涼。
冬天我們習慣穿多層衣服,其實是要幫助身體捉住靠近身體溫暖的空氣,減少空氣對流,來達到保暖的效果。拜現在科技所賜,我們可以透過布料的設計,不用穿得那麼厚重就可以讓布料有多層衣服的保暖效果。
中空纖維
中空纖維長得像水管,中間中空的部分可以幫助身體減緩體溫的流失。當外面的冷空氣想要經過布料時,中空纖維也會幫助阻隔冷空氣,減少體溫降低的機會。
中空纖維的原理就好比傳統的棉被,蓋久了之後會扁塌,而因為空氣層被壓扁了,保暖度也會隨之降低。在太陽下曬過之後,就會再次增加蓬鬆,空氣層跑出來,棉被保暖度又會再度增加。
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保暖中空吸排聚酯纖維 彈性單面布
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gsm
羽絨
羽絨是天然澎鬆,具有空氣層的材料。羽絨會抑制空氣的流動和對流,因此有保暖的功效。
雖然羽絨有好的保暖效果,但是也是有它的缺點。當羽絨遇到潮濕、下雨天,吸到水的羽絨會變得沉重,也沒辦法快乾,就沒有保暖的功效了。
磨毛、刷毛、起絨布料
可反射熱能的保暖布料
有一些可以反射熱能的布料可以幫助減緩體溫的流失,這些布料可以反射體溫,以使身體蓄熱。
遠紅外線
遠紅外線布料也是利用反射的原理來蓄熱保溫。遠紅外線纖維是在纖維的製造過程中加入特殊的奈米級陶瓷粉末,這些粉體可以接收短波長的能量,例如太陽或是體溫,並再度釋出相近波長的遠紅外線。
這些被釋出的遠紅外線可以再被人體吸收,讓皮膚下的水分子共振,並產生熱能。遠紅外線布料和皮膚會一直重複這樣的遠紅外線循環,並達到蓄熱保溫的效果。
燙銀
我們可能都在新聞上看過,在一些緊急低溫狀況如山難、水上救難,常會使用雙面銀的救生毯來覆蓋人體以防止體溫流。但是日常的穿著,不是緊急的狀況,我們不需要整件都是銀色衣服來幫助我們保溫,我們只需要在靠近皮膚那面印上銀色的材料,就可以讓銀色材質來反射體熱達到保溫的效果。
但是這個材質還是有一個缺點,就是它最好不要緊密的貼在皮膚上,因為可能會不太舒適。最好的應用是做成外套的內裡,就不會直接接觸到皮膚。
傳導熱保暖布
雖然市面上有很多發熱衣,但其實布料幾乎都只有保暖蓄熱的功能,而不是真正的「發熱」,沒有熱能的產生,布料是無法自己發熱的。而甚麼東西是隨手可得的熱能呢?答對了,就是我們的人體。
我們的人體就是一個很大的發熱源,如果能把體溫較高的地方傳導熱到比較低的地方,便能達到舒適保暖的效果。
陶瓷印
陶瓷材料擁有很好的熱傳導效果。它可以吸收、蓄熱並傳導熱能。當它被用來印在布料上,它便可以吸收身體的熱能,並傳導開來,讓整面布料平均受熱,並達到保溫的效果。
石磨烯
石磨烯是近年來最受歡迎的新興材料,在 2004 年被 Dr. Andre Geim 和 Dr.Konstantin Novoselov 發現,他們也因為發現石磨烯得到了 2010 年的諾貝爾獎。
石磨烯擁有極好的熱傳導功能。拜科技所賜,現在已經能把石磨烯粉體加入紗線中再做成布料。透過熱傳導的功能,布料可以讓體溫平均維持。事實上,傳導熱就是傳導溫度,透過織物設計石磨烯也可以把熱導出,而達到涼感的效果。
以上希望可以讓您了解到,「發熱衣」的布料都是透過不同的原理和材料來達到保暖蓄熱效果,只要組織、材料、規格設計對了,都可以有不錯的保溫效果喔!
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