【集萃網觀察】對于地球環(huán)境問題，1997年在日本東京所舉辦的防止地球溫暖化會議(COP3)中，各國政府已達成共識，要降低未來溫室效應氣體排放量。而溫室氣體90％以上為二氧化碳，為了控制二氧化碳的產生，其中一項是居住環(huán)境的節(jié)省能源，即提倡減少空調的暖冷氣，夏天的溫度設定在28℃以上，冬天的溫度設定在20℃以下。

    在80年代美國太空總署所贊助的研究計劃已成功地將相變化材料(Phase Change Materials；PCMs)所制成的微膠囊導入織物中。其主要目的在增進在高溫環(huán)境下宇宙飛行服熱性能的提升。雖然此項技術未被采用于太空相關計劃，但其基本技術已被擴展應用于纖維及織物涂布上。現今具有PCM微膠囊纖維及發(fā)泡或涂布織物已廣泛使用于如冬衣、手套、襪子、毛衣及鞋類等制品。

    目前所知大約有近800種天然或合成的PCMs，其主要差異性是在產生相變化的溫度范圍及其熱儲存能力的不同，不同鏈長的碳水化合物PCM可被應用于織物上，其特征為相變化發(fā)生的溫度范圍與人體皮膚溫度相近。這些碳水化合物純度可達95％以上，而且可互相調配混合以適應各種應用溫度范圍的需求。為防止外漏，PCMs通常被包覆形成小球狀來做織物涂布應用，其微膠囊粒徑在1～10μm間。微膠囊必須能夠抵抗外力(如摩擦、剪切及壓力)、熱及大部份化學品。

    依照織物結構不同，PCM微膠囊主要可被應用于纖維內、涂料及發(fā)泡體中。PCM微膠囊導入纖維內技術，目前只限于壓克力纖維，其制法為濕式紡絲。在涂料應用中，PCM微膠囊可搭配備類樹脂(如壓克力、聚胺基甲酸酯或橡膠乳液)涂布于織物或發(fā)泡體。最后在發(fā)泡體應用中，PCM微膠囊可與水發(fā)泡系統(tǒng)聚胺基甲酸酯混合，而后經過加熱過程，使水逸散發(fā)泡。這類發(fā)泡體可以貼合方式應用于織物中。

    PCM微膠囊織物具有下列優(yōu)點：(1)冷卻功能-可吸收多余體熱。(2)隔熱功能-PCM可逸散出熱而形成熱障礙，降低人體熱通量進入環(huán)境中，而減少人體熱損失。(3)熱調節(jié)功能依所處環(huán)境溫度變化情形，會造成PCM放熱或吸熱而達到溫度調節(jié)效果，而使環(huán)境溫度不致變化太大。

    上述各功能及耐久性主要與PCM微膠囊熱容量有關。此外，相變化與應用上的溫度范圍關系要明了才可達到最佳使用效率。而織物結構會影響相變化的效率。例如較高密度且較薄織物效果有明顯幫助。而較厚且較稀疏之織物結構則可促進PCM絕熱效能。因此，為了得到較佳的熱調節(jié)效果，基材上整體之PCM微膠囊熱容量及織物結構之厚度及致密程度必須要做最適化研究才行。

    目前PCMs紡織品在歐美等國剛起步不久，已有商品問世。在國內，則未有商品。因此這一產品技術在國內極待建立，它不但可節(jié)省能源，而且有助于提升相關產業(yè)其產品附加值。能適應環(huán)境溫度的舒適性紡織品重在運用高分子包覆合成技術，進行相變化材料微粒子，進而拓展高附加值織物。主要研究目標為：

    (1)建立相變化物質調制技術。

    (2)開發(fā)相變化物質高分子微粒。

    (3)建立相變化物質微粒之涂布加工技術。

    第1階段：透過相變化材料調制及高分子包覆技術，合成具感熱機能性微粒子：采用包覆材料包括PU系或凝膠法制備包覆微粒子。

    第2階段：由配方組成的調整、涂布加工條件控制及機能分析評估技術，制作具有環(huán)境感熱功能之織物。

    相變化材料篩選及調配制造技術；

    相變化材料高分子包覆技術;

    感熱性微粒子涂布加工技術;

    欲成功開發(fā)上述產品有幾項關鍵性技術需突破。

    市場分析

    現今具有PCM微膠囊高科技紡織品已廣泛使用于如冬衣、手套、襪子、毛衣及鞋類等制品。此外，使用PCM微膠囊處理過的織物應用可明顯增進其產品熱性能，這類應用包括：手術用衣物、病床及醫(yī)護用材料等。手術用衣物(如袍、帽及手套等)通常在手術進行中穿戴數小時。由于此類衣物材料主要被設計用來防止帶有病菌粒子或液體侵入人體，因此手術用衣物舒適性并不佳。

    而含有可溫度調節(jié)特性之PCM類型衣物則可改善此問題。PCM亦可使用在病床材料上，如床墊、被套、床單及毛毯等。除了增進舒適性外，對于發(fā)燒癥狀病人PCM微膠囊也有調節(jié)病患體溫的功能。以PCM壓克力纖維所制成的毛毯及經過PCM微膠囊涂布處理過床墊國外已有商品上市。此項技術發(fā)展應進一步朝看護器材發(fā)展，例如手術后病人所產生的體熱可由此類器材來移除。另一可行的PCM產品應用方向是隔熱用材料以提供手術中病人能維持足夠的體溫。

    在表6中的統(tǒng)計數據顯示，1985年至2005年全球高科技紡織品市場由500億美元向上成長3.8％達到720億美元，其中亞洲市場將由1995年之l59億美元成長至259億美元。此外，運動休閑紡織品1985年之市場為59.16億美元，至2005年成長至101.47億美元(資料來源：美國Daivid Righy顧問公司)，可見PCM微膠囊紡織品極具市場潛力。

    在技術可行性分析上，國內研發(fā)單位過去多年來持續(xù)投入紡織用微膠囊特化品、織物涂布技術及織物性能評估技術等研究。對于高分子包覆合成技術及其涂布加工應用技術，已累積相關經驗，相信必能克服開發(fā)過程中問題。

    近幾年來國內紡織品的生產廠商已逐漸不再從事低價產品的生產為主，轉而生產中、高價位的高科技紡織品為主。很明顯可觀察到國內高科技紡織品市場，確已發(fā)展到一個待突破的瓶頸階段，尤其是在新市場及產品新用途兩方面的發(fā)展，更是國內高科技紡織品產業(yè)未來的關鍵。

    來源: 中國印染行業(yè)協(xié)會