涼感布料?你知道什麼是Q-MAX嗎?你知道qmax怎麼判讀嗎?告訴你涼不涼的科學證據

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夏天一到,氣溫越飆越高,開了冷氣是否涼爽,用溫度計就能看的一清二楚,那麼衣服、涼感巾、專業運動衣這些號稱涼感的紡織品怎麼看是否涼爽?床墊、床包這些可以幫助涼爽睡眠的寢具又怎麼選擇呢?

運動衣物與貼身衣物特別講究涼感,qmax是測量涼感的科學數據
運動衣物與貼身衣物特別講究涼感,Q-max是測量涼感的科學數據

涼感床包、涼感床墊也講究舒爽、涼爽的感覺,摸起來涼涼的就算是涼感嗎?標榜穿起來涼爽、躺起來涼爽的布料,是怎麼比較哪一種更厲害呢?常看到的 qmax 值是什麼呢?qmax 數值越高涼爽床單越冰涼嗎?這篇文章將為您深入解答。

人體睡眠時的溫度

每天晚上當您昏昏欲睡後不久,開始感到輾轉反側。首先,你會踢開毯子,轉向另一邊,這似乎有點幫助,一段時間後,您還是開始感到越來越熱,這時也開始越來越清醒。最後,你醒來時渾身是汗,黏糊糊的,不舒服。

睡覺時人體會不自覺翻身,原因包含身體某些部位形成壓迫點、感覺到悶熱或因為呼吸道阻塞等等原因
睡覺時人體會不自覺翻身,原因包含身體某些部位形成壓迫點、感覺到悶熱或因為呼吸道阻塞等等原因

這像是夏天夜晚時,當睡眠環境的溫度調節有問題時,你會產生的現像。睡眠環境則包括室溫以及人體躺在床上與被褥、枕頭、寢具相關的微環境。

為什麼我睡覺的時候會這麼熱?

當光線透過眼睛,經由視神經傳達到下丘腦時,下丘腦會分泌褪黑激素。研究發現,褪黑激素會促進體內循環,降低體溫,為睡眠做準備。長話短說:夜幕降臨時,您的身體會釋放熱量,降低體溫,讓您為一夜安眠做好準備。

您的核心體溫在睡眠期間會下降,當我們的體溫下降時,它會將熱量釋放到周圍區域,包括床墊、床單、枕頭。睡眠溫度大約會比平常體溫下降約1℃,這時候如果室溫低,那麼將有助於幫助入眠。因此夏天時,如果沒有開冷氣或電風扇,我們將感到太過悶熱而難以入眠。因此要好好睡一覺,需要室溫適當,同時也要控制濕度。除此之外寢具也要好好配合,這也就是一張好睡的床也應該包含睡起來不熱的緣故。

床墊表布對人體溫度的調節

人類的平均體溫為37±0.5℃,在運動時,身體會產生 800 ~ 1300W 的高熱量,如果處理不當,會導致高度不適。

在紡織服裝的功能中,具有調節體表溫度的功能來抵禦各種天氣條件和保持身體舒適度位居首位。人體本身就是一個溫度調節有機體,會產生汗水、熱量和其他物質。我們的身體有 2 種自然反應來調節體溫: 

  1. 濕度調節——出汗,也就是蒸發,最多可帶走 65% 升高的體溫。
  2. 熱調節——多餘的熱量通過傳導、對流和輻射從身體中排出。

床墊表層如果具有吸濕,能幫助吸收人體排出的汗,或是能夠快速傳導排出的熱,床墊通風有助於對流,都能有助於幫助睡眠。也因此如何測量人體對紡織品接觸時,能帶走的熱量,就成為衡量布料的涼感。

我們穿的衣服是否舒適、床墊觸感是否舒適,並能給我們想要的感受,就決定了我們與面料的關係。人類皮膚具有檢測織物冷暖的天然能力。這種織物觸感的不同,無論是溫暖還是涼爽,都能用 qmax 來解釋與衡量。

物理學告訴我們熱量通過傳導、對流和輻射特性傳遞,對應到床墊、寢具應該有不同機能:

  1. 傳導:由於床墊表布與身體直接接觸,具有高導熱率的面料可以幫助將多餘的熱量從身體快速傳遞到表布周遭,熱量越大,傳遞範圍越大、越快,就能迅速降溫。因此選擇qmax高、高回潮率,也就高吸濕的材質。
  2. 對流:紡織物能通風(織物縫隙),因此透過紡織方式的改變,能利用對流特性,讓空氣流動來冷卻身體。床墊通常是以針織布料作為表布,更為透氣與吸濕。
  3. 輻射:如果外界溫度低於體溫,那麼熱量也會因輻射而損失。因此要避免升溫快的材料

人體皮膚最舒適的體溫被認為是 33.4°C,大約 ±4.5°C 的偏差會導致熱不適,服裝是熱管理過程中的關鍵因素,因為它調節人與環境之間的熱量和水分傳遞。熱量可以通過傳導、對流、輻射和蒸發從衣服傳遞到環境以維持其熱平衡。

市面上涼感產品眾多,消費者看到的往往是行銷廣告上的誇大,無法判別產品涼感真實性。為了定義涼感產品等級,需要一個具有公信力的檢驗標準,這也是市場推動 qmax 值的原因,不過 qmax 值是否也可能被誇大呢?

什麼是qmax係數?

Qmax 值(peak heat flux,熱通量峰值)是在 1980 年代由日本人川端末雄 Kawabata Sueo 博士和他的日本團隊倡導的,用於預測織物的瞬間暖/涼感。根據日本紡織研究所 BOKEN 的技術標準,任何提供 0.1w/cm²散熱的布料都符合 QMax Cool 的要求

一般人大於 0.2 可以顯示為涼爽的觸感,大於 0.3 感覺有點涼。

  1. 涼感 qmax 值是衡量手部接觸布料的瞬間,皮膚所傳導的熱量標準數值,以每平方公分瓦特數為單位(W/cm²)或一秒鐘每平方公分焦耳數 J/(cm²·s)
  2. 也有人使用(kW/m²),這只是單位換算的差別,兩者間相差一個 10 進位,1.3kW/m² = 0.13w/cm²。
  3. 測驗精確度取至小數點後三位。
  4. qmax 數值越大代表帶走的熱能越多,也代表布料越涼爽,吸熱越快。
  5. 紡織物的材質、紡織方式、厚度等都會讓 qmax 數值改變。

2019 年發表在《紡織研究雜誌》上的一項研究調查了涼爽的絲綢床上用品對睡眠質量和舒適度的影響。該研究涉及 60 名參與者,他們在涼爽的絲綢床上睡了一周。結果表明,與睡在傳統棉床上用品相比,參與者的睡眠質量更好,晚上感覺更舒適。

這些織物吸收和散發多餘的熱量、防止汗水積聚並提供涼爽舒適的睡眠表面來幫助調節體溫。因此,睡眠者不太可能出現盜汗、過熱和不適,從而獲得更加安寧和恢復活力的睡眠。

因為布料的涼爽程度對於睡眠、觸感舒適度有重要關聯,因此 qmax 值也開始被商人行銷所重視,市場上也紛紛出現標榜高 qmax 值的衣物、布料與相關產品。

因此班尼斯也選用了天然材料製成的 100% 高質量天絲來設計床墊表布,此外也提供更高 qmax 數值的冰極布作為更注重涼爽性能的消費者。

qmax的產生

日本纖維機械學會(The Textile Machinery Society of Japan)成立了手感測量與規格化研究委員會(The Hand Evaluation and Standardization Committee,簡稱HESC),其成立目的是布料手感標準化評估與由日本熟練工匠進行的風格手感判斷分析

該委員會是由京都大學工學部博士川端末雄博士和奈良女子大學家政學部的丹羽雅子博士主持,匯集日本領先紡織公司的熟練工程師和大學研究人員組成。

該委員會花了 3 年時間評估了大約 500 種不同類型的布料,最後定義了布料質感客觀評價方法。為了測量布料的特性,並開發了質地測量技術 KES(KAWABATA EVALUATION SYSTEM)來客觀測量織物的性能。

該測量條件雖然不是 JIS 或 ISO 標準,但以川端博士、丹羽博士為首的眾多熟練技術專家、大學研究者、研究者都在使用該系統,同樣屬於世界公認的標準。

Q-max 也就是在川端博士與日本團隊所製訂。KES-F7 這項測驗 Q-max 的機器是在 1984 年商品化,也普遍在世界採用。2019 年則又推出 KES-QM 這款更簡潔先進的機型,同樣能測量 Q-max。

不過隨著 qmax 的流行與共識,各國也分別製訂了相關標準,可惜的是,日本、中國大陸以及台灣的標準或有差異,因此也導致了數值需要被重新評估,有些國家或地區的 qmax 值很高,相差 2 倍以上,廠商則見獵心喜,行銷上也誇大宣導,不過實際接觸後,卻發現涼感並沒有特別突出,因此消費者有必要進一步了解真正的解讀方式。

Q-max判讀要注意

很多人,尤其是廠商見到 Q-max 值,尤其是高到0.4,甚至0.5以上,就開始見獵心喜,這簡直是市場最高,就它最涼了!!不過事實上觸摸後卻發現,奇怪,怎麼和 0.2 的差不多,這到底是什麼原因呢?其中一個顯著的差別主要是測量時取用的溫差設定不同,會改變qmax 值的高低。

和Q-max 值類似概念的另一個數值是導熱係數(Thermal conductivity),這是指材料傳導熱能的能力,或稱熱導率。熱導率為在單位時間內,每單位截面積所流過的熱通量q,除以單位距離溫度變化量的負值。熱導率相較於 Q-max 值多了一個距離以及面積概念,測量qmax值時,也可以計算出導熱係數。但有一個重要的關鍵就是熱導率會隨著溫度而升高,並在一特定溫度範圍內維持在最大值,溫度一旦超過此一範圍,熱導率會快速衰減至最小值,此時溫度則接近該物質熔點。

因此 qmax 值也會與量測時設定的溫差大小有關,溫差越大,qmax值也會變大,因此在不同的溫差設定時,就需要重新解讀qmax值。

導熱係數 Thermal Effusivity k是圖中的各項參數運算後的數值
導熱係數 Thermal Effusivity k是圖中的各項參數運算後的數值

以亞洲而言,日本、台灣和中國是涼感衣物、寢具最大宗產品來源,然而卻有不太相同的檢測標準。日本與台灣相同,採用溫差ΔT=10°C,但有些檢測會採用溫差ΔT=20°C。而大陸的檢測標準是ΔT=15°C,qmax 值會高估。因此實務上判斷時,需要仔細看檢測報告或報告來源,最重要就是注意測量採用的溫差,這個數值應該在檢測報告中標註。

如果溫差不是ΔT=10°C,而是更高,那qmax就會增加。若是從中國大陸進口者,量測單位採用大陸標準值,那麼比較時,數值需要再低估一些。

不同檢測標準產生了qmax值的誤差
不同檢測標準產生了qmax值的誤差

大陸採溫差ΔT15°C試驗,qmax 值比台灣日本會略微高估

GBT 35263-2017《紡織品 接觸瞬間涼感性能的檢測和評價》標準的判定,試驗結果:ΔT=15℃ 時,接觸涼感係數qmax≥0.15,則認為樣品具有接觸瞬間涼感性能。
GBT 35263-2017《紡織品 接觸瞬間涼感性能的檢測和評價》標準的判定,試驗結果:ΔT=15℃ 時,接觸涼感係數 qmax ≥0.15,則認為樣品具有接觸瞬間涼感性能。

大陸採用的標準是根據 GBT 35263-2017,對於針織服裝,FZ/T 73067《接觸涼感針織服裝》將產品的涼感功能分為三個等級:優等品服裝的接觸涼感係數不小於 0.25,一等品服裝的接觸涼感係數不小於 0.20,合格品服裝的接觸涼感係數不小於 0.18。這都比GB/T 35263-2017 中不小於 0.15 的要求要高。符合這標準的 qmax 值才能稱為涼感針織服裝。

FZT-73067《接触凉感针织服装》
FZT-73067《接触凉感针织服装》

而床上用品的接觸涼感要求比服裝還要高。FZ/T 62042《涼感面料床上用品》也是根據產品的接觸涼感係數把產品分為三個等級,A級產品的接觸涼感係數不小於 0.20、AA級產品的接觸涼感係數不小 0.25、AAA級產品的接觸涼感係數不小於 0.30。

FZT-62042《凉感面料床上用品》
FZT-62042《凉感面料床上用品》

市場也有採20℃檢測,qmax值會更高估

以下圖為例,其網站商品說明中附的檢驗報告,備註中提到的冷板溫度20±0.1℃,熱板溫度40±0.1℃,相差20±0.1℃,這與紡拓會的標準方式不同。紡拓會是假想身體肌膚常溫35去觸碰室溫25,來作檢驗。

這份檢驗報告是以熱板與冷板溫差ΔT=20℃來作測量,測定溫差相差一倍,代表熱量更高(身體高燒40的皮膚去摸20℃的物品),qmax 值也就偏離標準水準。目前沒有研究顯示這種誤差會造成數值多少比例的差異,但消費者購買時就需要多加注意。

溫差20度的QMAX值是高於溫差10度的數值,因此檢驗方式差異導致數值出現偏高
溫差20度的QMAX值是高於溫差10度的數值,因此檢驗方式差異導致數值出現偏高

那麼以溫差ΔT=20℃來作檢驗,qmax有用嗎?

當然仍有效,只是數值需要下修。涼感衣物的涼感與正常標準檢驗會比較接近,而不會有實質上 2 倍之差。消費者需要了解的是,不要因為 qmax 值最高,就覺得他一定市場最涼,或者最低就否定該布料涼感的價值,而是應該從多方面來評估選購。

台灣紡織驗證檢測的方式與標準

2010 年 9 月台灣紡織驗證委員會與紡織學會、紡織研究院…等官方組織,共同制訂了:瞬間涼感紡織品驗證規範,稱為Q-max值的產品驗證服務,由財團法人中華民國紡織業拓展會(簡稱台灣紡拓會)執行驗證。紡拓會推動TFT台灣機能性紡織品驗證標章,針對機能性紡織品,採用了 23 種檢驗標準,其中一項就是 FTTS-FA-019 瞬間涼感紡織品 Cool Feeling Textiles

TFT台灣機能性紡織品驗證標章,提供機能性紡織品生產及銷售廠商之產品驗證服務,向台灣、美國、歐盟、日本及韓國等地區完成註冊,是相當具有公信力的國際紡織品認證組織。

更重要的是提出不同織物稱為涼感的標準值,其中針織物 Knit ≧ 0.130 w/m²、梭織物 Weave ≧ 0.170 w/m²。

FTTS-FA-019瞬間涼感紡織品Cool Feeling Textiles
FTTS-FA-019瞬間涼感紡織品Cool Feeling Textiles

一般棉質衣服 Q-Max 檢測值約為 0.125 w/m²,低於標準值所以不會感覺涼爽,要稱為涼感床墊、涼感床包,Q-MAX 值則需要大於 0.13 w/m²。

針織與梭織的qmax標準不同

針織的布料比較有彈性也比較柔軟,但是相對的他也比較容易起毛球;梭織(平織)的布料雖然沒有彈性,但是比較透氣穿起來比較涼爽。因此對梭織布料訂定了比較高的數值。

平織與針織影響qmax的高低
平織與針織會影響qmax的高低

因此同樣都是棉質材質,採用針織相對有彈性,採用平織則感覺比較涼爽,但也比較硬。班尼斯在床包的設計上,有兩款分別採用了不同織法,也符合這個感覺,提供給不同偏好的消費者。

下表列出了平織、梭織與針織之間的重要區別。一般來講,針織較為柔軟立體,透氣、吸濕力較高,但彈性比平織弱。

主題平織 / 梭織針織
定義通過線的交織形成織物的過程。通過線圈相互嚙合的織物形成過程。
線程兩組線——經線和緯線用於製作織物。一組或一組線(經線或緯線)用於製作織物。
彈性非常少或沒有彈性。由於環結構,織物顯示出很高的拉伸性和彈性。
準備工序編織需要更多的準備工序。針織需要較少的準備工序
尺寸穩定性由於更緊密的結構和經紗和緯紗以直角相交,織物尺寸更穩定。由於毛圈結構和紗線不能回到原來的位置,尺寸穩定性差。
彎曲性能面料不易彎曲,舒適度和合身性較差。織物容易彎曲並且具有良好的舒適性和合身性。
機器機器大多是扁平的。機器有扁平的也有圓形的。
耐用性更耐用。不如機織織物耐用。
撕裂性很容易撕破織物。很難撕破織物。
拉伸性織物的拉伸性較差。面料更有彈性。
剛性織物相對更硬。織物的剛性相對較低。
僵硬面料較硬,手感粗糙。面料不太硬,手感柔軟。
吸濕性織物吸收的水分較少針織面料由於結構鬆散而吸收更多水分
鬆弛感由於紗線以直角相交,織物提供了良好的穩定性。長時間使用後會出現鬆弛感。
透氣性由於結構緊湊的機織織物,透氣性較差由於針織面料的體積結構,透氣性更高
摺痕梭織面料更容易起皺。所以熨燙和熨燙效果較好的是針織面料。針織面料更抗皺。所以它不需要熨燙。
生產成本生產成本更多是由於經紗準備和退漿過程。由於製造工藝適中,生產成本較低。
紗線紗線的TPI高於針織紗線。紗線的TPI相對機織物低。

5尺X6.2尺X5cm【100%天絲木質纖維】平織布套(床包)-河馬灰

採用桉樹木漿纖維素 100% 蘭精木質纖維,班尼斯經過反覆試驗十餘次,確定以天絲萊賽爾與 LENZING™ ECOVERO™ viscose 混紡製成。天絲萊賽爾具有全方位優越特性,viscose 螺縈則有比萊賽爾更高的吸濕能力,也就是更能快速帶走人體熱量,兩者特性加乘為天然的涼感,比天絲更涼。再加上平織特性,給您涼爽一夏的極致天然觸感。

5尺X6.2尺X5cm【100%天絲萊賽爾纖維】針織柔眠布套(全包覆式)-北極熊白

視覺與觸覺的絕妙天然組合是北極熊的設計特點。採用100%天絲萊賽爾面布針織,紋路更為立體,觸感滑順,給予彈簧床包立體車花的視覺柔順感,但比床墊表布更為輕盈,換洗方便,是夏日寢具的天然最佳選擇。

涼感Q-max值是如何測試的呢?

Q-MAX 值測試方式需要在一定的環境下,除了涼感布料的樣品外,溫度與濕度也會控制在固定範圍,國家標準規範是 CNS 15687,不過一般紡織業界會送交紡織品檢驗單位去測量,因此該單位也製訂了一套標準。

日本常見則有 JIS L 1927 和 KES 法,檢驗方式大同小異,但檢測溫差需要特別標註

Qmax測量的方法與步驟

為了測量 Qmax 數值,通常會使用一種名為 Thermo Labo KES-F7 的特殊機器。該機器有兩個部分:一個主熱板和一個冷板。測量織物的 Qmax 時,將樣品放在冷板冷卻至 25°C,然後將加熱至 35°C(近似皮膚溫度)的主熱板放在上面。機器將測量熱量透過樣品傳遞到 25° 塊的速度。

日本JIS L 1927針對 QMAX 值的量測
測量qmax時的步驟。Q-MAX就是瞬間最大熱通量 the heat flux
測量qmax時的步驟。Q-MAX就是瞬間最大熱通量 the heat flux

台灣 FTTS-FA-019 Q-MAX 值測量方式

以下是台灣 FTTS-FA-019 試驗規範的 Q-MAX 值測量方式:

以台灣機能性暨產業用紡織品認證與驗證評議委員會所製訂的 FTTS-FA-019 標準織物瞬間涼感 Specified Requirements for Cool Feeling Textiles,這個驗證是對應到CNS 15687標準規範,訂定的步驟如下:

  1. 樣品要先經耐水洗試驗,依據CNS 15140規定程序,梭織布依照7B洗程,柔和滾乾,針織布則依照8B洗程,進行水洗5次。
  2. 準備 5 片尺寸約為 20 X 20 公分的布料,放置在溫度 20℃(±2℃)、濕度65%RH(±2%)的環境中靜置一天(24小時)。5片樣品的原因是實驗數據需要取得 5 次平均值
  3. 將冷板(Water-Box,有些機器則採用通電的冷卻底座)設定在所需的溫度,也就是模擬外界環境,一般是25.0℃,等到溫度達到25.0℃時,將樣品放在冷板上,等待布料與金屬板恆溫。
  4. 將加熱器(Heater)啟動,同時設定熱板(Temperature-Box)溫度為35.0±1℃,當溫度達到35.01℃時,再將護環加熱器(Guard Heater)啟動。
  5. 織物接觸身體面朝上,然後將熱板面朝樣品上,角度需要垂直,記錄螢幕上的 qm 值,這就是接觸瞬間最大熱量流失值。
  6. 將5片涼感布測試數據,取平均值,便為此紡織物的 Q-MAX 值。

班尼斯冰冰被涼感涼被Q-MAX值高達0.401

班尼斯進口冰冰被涼感涼被高達 0.401 的超高 Q-MAX 值,遠高於台灣 0.17(w/cm² )的涼感規範,為市場上領先的涼感產品。

由日本纖維研究所研發觸感如蠶絲般細緻絲滑,涼感係數遠超過天絲萊賽爾 2.5 倍,帶來涼爽舒適的睡眠體驗。此外被心採用高級整張棉填充,不僅均勻且不易竄毛,非市面碎棉填充的廉價等級。

夏日限定的班尼斯冰紗超涼感被,真正來自日本頂級涼感纖維,Q-MAX 值高達 0.401,讓再自然不過的翻身,讓你在炎炎夏日舒適好眠、舒適一覺到天亮~

涼感Q-max值的優點與缺點

涼感Q-max值最大的優點就是直觀,檢測相對簡單。纖維布料只要標示qmax數值高,通常某種程度代表這塊布料摸起來涼涼的。不過涼感Q-max值不是萬能,也不代表高qmax值就能一直涼爽,因為涼感Q-max值只有檢測瞬間,不代表一直都是如此。很多情況下,使用者一開始會感受到涼爽,但時間一久,仍然會感到熱。

如果是寢具布料具有Q-max值,那麼更好的使用方式是搭配電風扇和冷氣,因為當身體熱度被傳導後,最好能讓熱度與周遭環境迅速平衡,就如同夜間睡眠時,如果身體接觸床墊面感到熱量積聚,通常就會不由自主翻身,這時候如果Q-max值高的布料就能迅速與環境溫差平衡,再返身回來時,熱的部位就又恢復涼爽,因此在寢具實用上仍有其價值。

不過涼感Q-max值也有限制,就是測量是布料乾燥的情況下,忽略了布料潮濕時的情況。人體感到熱時,會透過排汗來帶走熱量,因此睡覺時背部與床墊、床單接觸,如果感到熱而微微排汗,高吸濕性布料能迅速吸收水分,因此如果布料吸濕性高、擴散快、蒸發快,那麼也能讓身體感到涼爽,這是qmax值沒有呈現的層面。


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