感知耐隆纖維-人與環境的舒適界面「AquaBreath ®」

第28屆聯合國氣候變遷大會(簡稱：COP28）於2023年11月30日至12月12日在阿拉伯聯合大公國-杜拜世博城舉行，會議中「2050淨零碳排」已是全球共識，為了阻止氣候持續暖化，進而達成2030年減排43%（以2019年為基準）、2035年減排60%、2050年實現全球淨零排放的目標，各國分別制定能源轉型與減碳目標政策，紡織產業當然也不例外。

台灣為機能性紡織品出口大國，機能性布料在全球市佔率達七成，Nike、adidas、Under Armour、The North Face、Columbia、Marmot等國際知名品牌背後皆有台灣紡織業的參與，機能性布料研發與設計能力深獲國際市場肯定，為擺脫傳統產業、夕陽產業的刻板印象，台灣紡織業持續朝向高階智慧機能，且同時具有環保減碳的紡織品領域邁進。

過去機能性纖維，僅針對單一氣候與應用情境下提供單一功能，如：夏天吸濕排汗、冬天蓄熱保溫，無法因應外部氣候及人體微氣候環境溫/濕度變化，而產生自我調節功能。從目前全球技術發展及市場狀況來看，具環境應答功能之材料、纖維或紡織品，除少數已商業化，多數仍處於學術研究階段，已商業化產品如：Mitsubishi Ventcool™、Teijin Fibaliver^®、HeiQ SmartTemp、Outlast Thermocules™等。近年，Nike與adidas仍陸續推出環境應答相關系列紡織品，包括：Nike的AeroAdapt以及adidas AEROREADY等，儘管環境應答型材料或纖維應用於紡織品並未十分普及，但國際大廠仍持續投入開發，因其市場極具潛力。

有鑑於此，機能性紡織品的創新研發方面，應憑藉多樣化機能性纖維的既有優勢，朝向專業性運動與休閒紡織品開發，並強化人與環境的適應性與實用性發展，開發無需電力就具有感應微氣候濕度、溫度改變而產生特性改變之機能，進而調節穿著舒適度的纖維及其紡織品，符合消費者期待，並解決目前台灣紡織產業仰賴進口國外新纖維之問題，建立國產非電性智慧調節型纖維及紡織品供應鏈，有效提升產品附加價值，鞏固台灣持續成為機能性纖維與紡織品供應重鎮。

隨著現代生活形態轉變，消費者對服裝所具備的機能期待更高，希望服裝可動態因應環境/人體代謝變化，以提高穿著的舒適性，僅需一件即可滿足四季或是室內/外運動的穿著需求。然而目前市場上，不論是運動休閒、戶外運動，皆缺乏可與使用者在環境或情境上互動的非電子式智能纖維材料。而目前感知耐隆纖維-「AquaBreath^®」符合消費者對「新世代」機能性紡織品需求，使用AquaBreath^®所開發的機能性紡織品，具有單一材質纖維、機能永久且可逆、易染整、易環保回收等特性，藉此降低產品對環境的衝擊，也朝向2050年淨零碳排目標邁進。

產品特色

「AquaBreath^®」為全球首創單一材質感濕變形耐隆纖維，纖維具有「吸濕伸長、乾燥回縮」特性，賦予紡織品在不同濕度下產生「看得見」的透氣變化，穿著時保有涼感、快乾及舒適特性，產品可運用於室內及戶外、靜態與動態的穿著需求情境。運動時，織物吸收體表汗水，產生立體結構變化，達到體熱調節的效果；運動過後，感應人體微氣候進行調節復原，維持穿著舒適性，效果永不減退。

「AquaBreath^®」係由紡織所選配共聚高分子，透過精準聚合反應控制及紡絲調控，輔以織造設計與染色定型等連貫製程，經反覆驗證所成就的國內第一款非電性智慧應答纖維，與現有國外標竿產品需藉由兩種不同材料才能達到此效果大不相同，除減少使用原料成本外，使用感濕伸縮纖維開發之紡織品，為單一材質，易於後段回收循環再利用，亦符合現今的環保趨勢。

資料來源：紡織所整理

圖1. 「AquaBreath^®」開發概念

「AquaBreath^®」又稱為「感濕伸縮纖維」，賦予纖維能夠針對濕度不同產生伸縮變化，纖維吸濕伸長率由常規耐隆的5%提升至10%以上，約可提升200%以上，如圖2所示；纖維乾燥回復率可達99%以上，搭配適當的組織結構設計，織物乾濕透氣變化率可由4%突破至20%以上，提升500%，如圖3所示。

資料來源：紡織所整理

圖2. 「AquaBreath^®」吸濕伸長率特性
 

資料來源：紡織所整理

圖3. 「AquaBreath^®」乾濕透氣變化特性

除了透氣率提升外，「AquaBreath^®」涼感機能較常規耐隆紡織品明顯提升，感濕伸縮纖維織物於標準環境及高溫高濕回潮率分別可達到6%及9%以上，如圖4所示，優於常規耐隆約150%，織物經良好的組織結構設計，瞬間接觸涼感Qmax可大於0.20 W/cm2以上。

資料來源：紡織所整理

圖4. 「AquaBreath^®」回潮率特性

產品應用

「AquaBreath^®」感濕伸縮纖維紡織品適用於各式休閒及運動穿著，穿著流汗時，AquaBreath^®的高吸濕與高放濕能力，可對人體汗濕迅速吸附並蒸散，纖維感應到「環境濕氣」或「人體皮膚表面出汗」時，能快速吸收濕氣、汗水，纖維因而「伸長」，進而觸發「布料孔隙」自動展開，呼出人體的濕氣，讓穿著者因透氣度的即時提升，感到舒適。當人體進入休息或相對乾燥的狀態時，汗水蒸發、濕度降低，纖維即同步回復原狀，讓布料孔隙閉合，「感濕伸縮纖維」可因應穿著者使用情境「吸濕伸長、乾燥回縮」。

資料來源：紡織所整理

圖5. 「AquaBreath^®」乾濕狀態外觀變化
 

除以上介紹的機能特性外，「AquaBreath^®」為單一材質材料，單一材質的纖維大幅減少生產成本與製程，如：較短時間染色力度達到高點，平均染整溫度降低3~5℃，減少碳排5~8%。此外，由於是單一材質材料，利於回收與大幅減少碳排，符合現今環保趨勢及未來2050年淨零碳排目標，未來可望推出回收來源版本之「AquaBreath^®」，更符合品牌需求及未來環保趨勢。

資料來源：紡織所整理

圖6. 「AquaBreath^®」產品開發及回收流程示意圖

「AquaBreath^®」製成之衣物主要訴求功能為「透氣、舒適、涼爽」，適合運動及戶外活動之穿著，感濕伸縮纖維的高吸濕與高放濕能力，可對人體汗濕迅速吸附並蒸散，於室內穿著時，可提高室內空調設定度數，對環保節能有所貢獻；使用於戶外活動時，可藉由透氣調節變化，使穿著更加舒適。

為快速落地市場，「AquaBreath^®」已偕同「國內紡織大廠」建立本技術商業化量產與供應能量，紡織所掌控原料品質與布料整理工序穩定性、紡織廠專責纖維之生產與供應，可快速對接國內外運動及休閒品牌，進入消費市場，並將於113下半年推行「感濕透氣紡織品試驗法」，期望成為應用本纖維終端商品之重要機能驗證方法。

紡織所目標為建立「AquaBreath^®」感濕伸縮纖維商業化量產與供應能量，串聯化纖與製造業以國產感濕伸縮纖維取代國外產品，並建立各項感濕伸縮纖維產品開發基礎，輔導國內產業應用此新一代智能環保材料，從原料、纖維、織物、染整到成品，包含：最適化組織結構設計，織造配紗組合到染整定型條件等，協助國內化纖業者進行技術與產品升級，提升國內紡織產業產值，同時也朝向環保與循環資材再利用的目標邁進。