114 關務特考四等 紡織工程(選試英文)科別 織物組合與分析 考古題詳解

核心觀念

本題考查斜紋組織的表示法、正反面組織、$2/2$ 斜紋人字紋排列，以及四片棕框的穿棕圖與紋版圖。

• 黑格 $■$：經紗浮於緯紗上方。
• 白格 $□$：緯紗浮於經紗上方。
• 每一橫列代表一根緯紗；每一直行代表一根經紗。
• $3/1$ 斜紋：一循環內有 $3$ 根經浮、$1$ 根緯浮。
• $2/2$ 斜紋：一循環內有 $2$ 根經浮、$2$ 根緯浮，組織循環為 $4$。

以下採「由左至右為經紗、由上至下為緯紗」表示。

一、$3/1$ 斜紋正、反面單元組織圖

正面組織

每一組織循環含 $3$ 個經浮點與 $1$ 個緯浮點：

其斜紋方向為右斜紋，組織可寫成：

反面組織

正、反面互為互補，經浮點與緯浮點對調：

組織可寫成：

二、$2/2$ 斜紋正、反面單元組織圖

正面組織

組織可寫成：

反面組織

組織可寫成：

$2/2$ 斜紋正、反面經浮數及緯浮數相等，因此外觀接近平衡斜紋；但正反面浮長排列仍互為相反。

三、$16$ 經 $\times16$ 緯人字紋圖案

以 $2/2$ 斜紋為基本組織，左半部斜紋方向向右上，右半部將斜紋方向反轉，於中央形成折返，即為人字紋。

$■$ 為經浮，$□$ 為緯浮：

核心觀念

本題考查緯編織物的三種基本組織、單面針織物正反面紗環外觀，以及針織紗環可變形所造成的伸縮性。作答重點如下：

• 緯編基本組織：平針、羅紋、雙反面。
• 單面 Jersey 由同一組針床編成，正面呈針編弧圈，反面呈沉降弧圈。
• 經行（Wale）為縱向相鄰紗環所形成的直列；緯列（Course）為橫向相鄰紗環所形成的橫列。
• 針織物伸縮性主要來自紗環的彎曲、轉動、變形與紗線滑移，而非紗線本身的大幅伸長。

解題方法

先列出三種基本組織，再以單面針織的「正面 V 形紗環」與「反面拱形沉降弧」作圖，並在圖上標示縱向 Wale 與橫向 Course。最後由紗環受力後的幾何變形，說明針織物為何具有伸縮性，以及直向與橫向伸縮性的差異。

（一）緯編基本組織

1. 平針組織（Plain knit，單面 Jersey）

所有織針以相同方向成圈，織物正面呈連續 V 形針編弧圈，反面呈連續半圓形或拱形沉降弧。織物具有捲邊傾向，且正反面外觀差異明顯。

2. 羅紋組織（Rib knit）

正面線圈與反面線圈依一定比例交替排列，例如 $1 \times 1$、$2 \times 2$ 羅紋。織物具有良好的橫向伸縮性與回復性，常用於袖口、領口及腰帶。

3. 雙反面組織（Purl knit）

正面線圈與反面線圈沿緯列方向交替形成，正反面外觀相近，織物縱向伸縮性較大，且較不易發生平針組織的捲邊現象。

（二）單面針織（Jersey）正、反面紗環結構

單面 Jersey 由單一針床編成，每一支織針形成一個線圈。下圖為紗環結構示意圖：

1. 正面結構

正面可看到線圈的針編弧，外觀近似連續的 V 形：

其中：

• 上下相鄰的 V 形線圈柱，形成縱向的經行（Wale）。
• 左右相鄰的線圈，形成橫向的緯列（Course）。

示意如下：

同一橫列中的線圈排列方向為 Course：

核心觀念

本題考查 PU 防水透濕材料的製程與性能評估。作答時要把三件事分清楚：

• 防水：以耐水壓或靜水壓表示，常用水柱高度 $\mathrm{mmH_2O}$ 表示；數值愈高，織物抵抗液態水滲入的能力愈強。
• 透濕：以水蒸氣透過率（WVT 或 MVTR）表示，常用 $\mathrm{g/(m^2\cdot24h)}$ 表示；數值愈高，單位面積、單位時間通過的水蒸氣愈多。
• PU 防水透濕機理：微孔型 PU 膜以孔徑阻擋液態水滴、讓水蒸氣通過；親水無孔型 PU 膜則靠親水基團吸附、擴散並解吸水蒸氣。膜材、表布、底布、接縫與加工品質都會影響成衣表現。

（一）防水透濕人工皮革製造流程

人工皮革可概括為「不織布基材成形 → PU 含浸與凝固 → 表面塗層或貼合 → 後整理」。

1. 製作基材：以聚酯、尼龍或海島型複合纖維製作不織布，經針軋或水刺等方式使纖維交絡成網；視產品需求再熱收縮、定型或磨毛。
2. PU 樹脂含浸：將不織布浸入 PU 樹脂溶液，使樹脂進入纖維網絡，提供黏結、彈性與皮革狀手感。
3. 凝固與水洗：常見乾式含浸法是將含浸基材送入凝固浴，使 PU 凝固成膜，再水洗除去溶劑及殘留物。若採溶劑交換凝固，可藉溶劑與水的交換形成多孔 PU 結構。
4. 開纖（適用於海島型纖維）：選擇性溶解除去海成分，留下島成分的超細纖維，使纖維束更細密、柔軟，形成類似天然皮革纖維網絡的基材。
5. 表面成形與後整理：在基材表面塗佈或貼合 PU 層，並依產品需求進行壓紋、磨皮、染色、柔軟、防水或其他整理；最後乾燥、定型、裁切檢驗。

**解題方法：**依序寫出基布如何形成、PU 如何進入基布並凝固、表面如何成形，以及最後如何整理。若題目特別指防水透濕，應點明 PU 膜的微孔或親水無孔結構，並說明其兼具阻水與傳遞水蒸氣的作用。

（二）不織布基材種類、原因及製造方法

基材種類

人工皮革常用下列不織布基材：

• 聚酯（PET）不織布：尺寸穩定、強度與耐磨性佳，成本及加工性適中。
• 尼龍（PA）不織布：柔軟、耐磨且具良好彈性，適合要求較高延展與耐用性的產品。
• 海島型超細纖維不織布：以兩種聚合物形成海島型複合纖維，後續移除海成分，使島成分形成超細纖維，是高級超纖人工皮革常用基材。

使用原因

不織布纖維可在三維方向交絡，形成接近天然皮革膠原纖維網絡的多孔結構。這種結構能提供蓬鬆、柔軟、彈性與一定的撕裂強度，也方便 PU 樹脂含浸，使 PU 與纖維網絡形成整體。使用超細纖維時，纖維細、比表面積大，成品的觸感、外觀與耐用性更接近天然皮革。

製造方法

常見方法是梳棉成網、交叉鋪網，再針軋加固：

1. 將短纖維梳理成薄網。
2. 交叉鋪網，增加不織布厚度與方向均勻性。
3. 以針刺使纖維彼此交絡，形成具有一定厚度和強度的基布。

也可採水刺法，以高壓水流使纖維交絡。海島型超細纖維基材通常先以海島型複合纖維成網並加固，再含浸 PU，最後選擇性移除海成分，使島成分細化為超細纖維。

**解題技巧：**作答要把「纖維種類」與「成網加固方法」分開寫；海島型是複合纖維結構，不是針軋或水刺這類成網方法。

（三）耐水壓與透濕度（ASTM 法）檢測法

1. 耐水壓試驗

塗層織物可依 ASTM D751 測定耐水壓，常見方式之一是上升水柱法。

1. 將試片平整夾在試驗器的夾環間，形成密封的測試區域；單面塗層材料依方法規定，使塗層面朝向水側。
2. 對試片逐步增加水壓。上升水柱法以提高水柱高度增加壓力。
3. 持續觀察試片另一側，直到出現第一滴水，記錄此時水柱高度。
4. 以多片試樣測試並計算平均值，報告測試方法、試樣數及耐水壓結果。

核心觀念

本題考查平紋組織的交織特性，以及依布料規格估算整批訂單所需的經、緯紗重量，再換算為「件」數。

平紋組織中，每一根經紗與每一根緯紗都以「一上一下」交錯，組織循環為 $1\times1$。其交織點多、布面穩定，通常具有較好的耐磨性與尺寸穩定性；相對地，紗線浮長短，布面較不易形成明顯光澤或柔軟垂墜感。

規格中的 $136\times72$ 表示每吋經紗根數為 $136$ 根、緯紗根數為 $72$ 根；$45'S$ 表示英制棉紗支數為 $45$ 支。英制棉紗支數的定義為每磅紗長的 840 碼倍數，因此紗重換算為：

本題布長為 $100{,}000$ 碼、幅寬為 $65$ 吋。經、緯紗用量須分別依紗長、布面密度、捲曲率與耗損率計算；最後再納入 $1\%$ 次布率，並以每件 $400$ 磅換算件數。

解題方法

先將布長與幅寬換成吋，以便與每吋根數配合：

經紗用量

經紗根數取決於布幅上的經紗總根數：

每根經紗在布長方向的基本長度為 $3{,}600{,}000$ 吋；經紗捲曲率為 $8\%$，故需乘以 $1.08$。再計入經紗耗損率 $1.5\%$，乘以 $1.015$：

緯紗用量