111 專技高考高等考試 紡織工程技師 織造工程（包括梭織、針織與不織布） 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生在「針織學」、「紡紗學」與「紡織品檢驗與品管」之跨領域整合能力，核心觀念包含：

1. 短纖維紗（Staple Yarn）應用於運動針織物之特性與矛盾：短纖維具有手感柔軟、親膚吸汗的優勢，但存在「毛羽（Hairiness）多、抗起毛起球（Anti-pilling）差、強力較低」之缺點。製造運動衫時，必須透過原料配比、特殊紡紗工法與針織組織設計，兼顧「吸濕排汗（Moisture Management）、抗起球性、透氣彈性與耐磨性」。
2. 紡紗與織造技術搭配：導入改質截面合成纖維與天然纖維混紡，並以高密實、低毛羽之「噴氣渦流紡（Murata Vortex Spinning, MVS）」或「緊密紡（Compact Spinning）」為首選，配合圓編針織（如單面添紗、雙面立體導濕網眼組織）達成吸排機能。
3. 針織布物理與機能品管檢測體系：針織物因線圈結構（Loop）具高延伸性，其品管重點與梭織布不同，著重於「頂破強力（Bursting Strength）」而非拉伸撕破強力；此外，針對短纖維針織運動衫，須嚴格管控「起毛起球」、「歪斜率（Spirality）」、「尺寸安定性（縮水率）」及「吸濕排汗透濕透氣機能」。

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解題方法

本題為專技高考標準申論題型，解題架構與論述切入點如下：

1. 子題(一)「原料種類與方法」解題邏輯：

• 原料種類：採複合多元架構論述。區分「機能性合成短纖（異型截面聚酯、聚丙烯）」、「天然/再生纖維（精梳棉、天絲/萊賽爾）」及「功能性彈性纖維（彈性包芯紗）」，強調異質混紡（如吸水與導水短纖搭配）發揮毛細管效應。
• 製造方法：由前段「紡紗工程」接續後段「織造工程」。
• 紡紗工法：點出克服短纖起球瓶頸的關鍵工藝——渦流紡（MVS）及緊密紡（Compact Spinning）。
• 織造工法：說明採用緯編圓編機（Circular Knitting Machine），並利用添紗組織（Plating）或雙面互鎖網眼結構（Double-face / Piqué），建構內層疏水導濕、外層親水擴散之「Push-Pull」差動立體結構。

2. 子題(二)「布料品質檢測項目」解題邏輯：

• 採系統化品管模組展開，涵蓋「運動機能性」、「物理機械性能」、「尺寸與幾何安定性」、「染色堅牢度」四大構面。
• 答題時標註針織物專屬項目（如頂破強力、歪斜率、抗起球性）及國內外常用檢驗標準（CNS、ASTM、AATCC），使內容具備工程實務深度。

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選項分析（申論題各子題採分構面與考點解析）

本題為非選擇題，依據命題大綱與閱卷給分標準，各子題的審查核心如下：

• 子題(一)（配分 15 分）：
• 原料種類分析（約 7 分）：若僅回答「棉」或「聚酯」等單一原料，無法取得高分；必須答出「異型截面改質短纖（如十字形、W型聚酯）」、「精梳棉或莫代爾/萊賽爾」、「彈性纖維複合」，並說明其提供之機能（排汗、親膚、回彈）。
• 製造方法分析（約 8 分）：評分核心在於「紡紗與織造之匹配性」。必須明確寫出克服短纖毛羽與起球問題之紡紗技術（如渦流紡 MVS）、以及圓編針織組織（添紗技術 Plating、單面汗布、鳥眼布/雙面網眼結構），若漏提紡紗工法將嚴重失分。
• 子題(二)（配分 10 分）：
• 品質檢測構面完整性（約 10 分）：評分落點在於是否切中「短纖針織布」與「運動衫」兩大特定情境。若誤寫梭織布專屬之「拉伸強力、撕裂強力」，會被視為觀念不清扣分；必須點出「頂破/脹破強力」、「耐起毛起球性」、「緯斜/扭度（Spirality）」以及「吸水速度、擴散時間、快乾性、透氣度」等核心項目。

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解題技巧與常見陷阱

1. 陷阱一：強力檢測術語混淆

• 針織布由線圈串套而成，受外力時線圈會滑移延伸，因此強力測試一律為「頂破強力／脹破強力（Bursting Strength）」，絕不可寫成梭織物的「拉伸斷裂強力（Tensile Strength）」或「撕破強力（Tearing Strength）」。

2. 陷阱二：忽略短纖最大致命傷——起毛起球（Pilling）

• 運動員在活動中肢體摩擦劇烈，短纖維紗毛羽容易糾結成球。論述製造方法時，必須提出「渦流紡（Vortex Spinning）」或「緊密環錠紡（Compact Ring Spinning）」；品管項目亦必須強調「抗起毛起球性（ASTM D3512 / CNS 8038）」。

3. 陷阱三：單面圓編針織物的扭轉問題

• 圓編單面針織布（Single Jersey）常因短纖維紗的殘留扭力（Torque）而產生「緯斜／歪斜（Spirality / Skewness）」，導致成衣下水後側縫旋轉。品質檢測項目務必列出「歪斜率／洗後扭曲度」。

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【答案】

(一) 以短纖維紗製造針織運動衫適用的原料種類與方法

為符合運動衫高排汗性、低貼膚黏膩感、質輕、高活動伸展性及抗起毛起球之嚴苛要求，適用的原料與製程工法如下：

1. 原料種類選擇

• 機能性改質合成短纖維（導濕擴散主體）：
• 異型截面聚酯短纖（Modified Polyester Staple Fiber）：採用十字型、W 型或四槽型斷面短纖（如 Coolmax 類型短纖），利用截面微細溝槽之毛細管物理效應，加速汗水自皮膚導出並快速擴散蒸發。
• 聚丙烯短纖維（Polypropylene, PP Staple Fiber）：具極低吸濕率（水分回潮率約 0.05%）與超低比重（約 $0.91 \text{ g/cm}^3$），用作貼膚層時能保持表面乾爽並賦予輕量化特性。
• 高強力耐磨尼龍短纖（Polyamide/Nylon 6,6 Staple Fiber）：適量配入（約 10%～20%），用以提升布料之耐摩擦性與耐磨耗壽命。
• 天然與再生纖維素短纖維（吸汗與親膚手感）：
• 高支數精梳棉（Combed Cotton）：剔除短纖與雜質，手感舒適柔軟、吸濕性佳，提供運動初期之吸汗機能。
• 萊賽爾/莫代爾短纖（Lyocell / Modal）：高濕模數再生纖維素纖維，表面光滑平整、排濕透氣性優於傳統棉纖維。
• 複合混紡配置：

核心觀念

1. 工業用紡織品（Indutech）之定義與範疇： 依據國際產業用紡織品（Technical Textiles）分類架構（如德國法蘭克福 Techtextil 12 大分類法），「工業用紡織品（Indutech）」特指應用於工業製造製程、機械運作、動力傳動、流體過濾分離、極端工況密封防護及先進複合材料構件之紡織品，不包含服飾、家用或一般土木農用範疇。
2. 三相織物結構（Woven, Knitted, Nonwoven）之成形機制與力學／微觀特徵：

• 梭織（Woven）：經緯交織緊密，具極佳的尺寸穩定性、高抗張強度與耐磨損特性，適合單向或雙向承受極端應力之結構材。
• 針織（Knitted，特別是多軸向經編 Non-Crimp Fabrics, NCF）：紗線以平直無屈曲（zero crimp）鋪設並由線圈綁縛，具優異的順應性、各向同性強度設計靈活性與樹脂滲透性，為高階複材之核心基布。
• 不織布（Nonwoven）：纖維呈三維隨機交錯排列，具備高孔隙率、深層微孔捕集能力與吸液保溫性，主導工業過濾、拋光研磨與吸音隔熱領域。

3. 纖維材料工程選用原則： 工業環境常伴隨機械摩擦、動態交變疲勞、高溫、強酸強鹼與高壓，纖維選用涵蓋泛用型合成纖維（PET、PA、PP）與特種高性能纖維（Carbon、Glass、Aramid、PPS、PTFE、PI 等），著重其比強度、比模數、玻璃轉移溫度（$T_g$）、熔點（$T_m$）及耐化學降解性。

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解題方法

1. 子題(一)解題切入點： 採「工業功能與製程應用導向」進行分類，精準錨定純工業領域（排除 Mobiltech 車用、Geotech 土工、Protech 防護等重疊類別），將工業用紡織品系統化劃分為五大主力種類：

• 工業過濾與分離用紡織品
• 機械傳動與輸送用紡織品
• 工業複合材料補強用紡織品
• 耐高溫密封與絕緣保溫用紡織品
• 工業研磨與化學機械拋光（CMP）用紡織品

2. 子題(二)解題切入點： 採「工況需求 $\rightarrow$ 織物結構幾何特性 $\rightarrow$ 纖維物理／化學性質」之三位一體推導模式，針對子題(一)所列之各項種類，闡述其適用之織造結構（梭織組織、針織軸向、不織布成網固結法）及纖維材料，並明確交代搭配理由，最後以矩陣對照表收束，呈現工程邏輯的完整性。

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選項分析

本題為專技高考之申論問答題，無選擇題選項。以下針對評閱標準之子題配分與答題構面進行剖析：

• 子題(一)（10 分）評析要點： 評分重點在於是否精確掌握「Indutech」的工業純度與廣度。常見扣分情況為舉例過於狹隘（僅寫濾布一種），或誤將非工業製程產品（如一般雨衣、安全氣囊、醫療繃帶）列入。答題時須條列至少 4～5 種工業核心類別，並帶出明確工業應用情境。
• 子題(二)（15 分）評析要點： 此為本科目（織造工程）之重頭戲，分數取決於「織物結構」的專業術語精準度（不可僅寫「針織」或「不織布」，需指明「多軸向經編」、「針軋不織布」、「高密平織帆布」等）以及「纖維種類」的耐受原理。結構與纖維之配對必須具備堅實的物理與材料科學支撐。

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解題技巧

1. 結構選用速判準則：

• 追求「尺寸穩定、抗拉伸變形」 $\rightarrow$ 選高密梭織（平織）。
• 追求「多方向受力、零屈曲、易含浸樹脂」 $\rightarrow$ 選多軸向經編（NCF）。
• 追求「高孔隙率、深層捕集、微孔濾效」 $\rightarrow$ 選針軋／熔噴不織布。
• 追求「全周向包覆、防扭轉密封」 $\rightarrow$ 選三維編織（3D Braiding）。

2. 纖維選用對應表象與工況：

• 承受衝擊、疲勞磨損 $\rightarrow$ 高強力聚醯胺（HT-PA 6.6）。
• 低伸長、高模數、耐蠕變 $\rightarrow$ 高強力聚酯（HT-PET）。
• 耐酸鹼常溫液過濾 $\rightarrow$ 聚丙烯（PP）。
• 煙道氣 $150^\circ\text{C}\sim 200^\circ\text{C}$ 耐酸 $\rightarrow$ 聚苯硫醚（PPS）。
• 極端耐熱阻燃（$>200^\circ\text{C}$） $\rightarrow$ 間位芳綸（Nomex）、聚醯亞胺（PI）。
• 強酸強鹼、極端抗黏 $\rightarrow$ 聚四氟乙烯（PTFE）。
• 超高強度、高剛性構件 $\rightarrow$ 聚丙烯腈基碳纖維（PAN-Carbon）、高拉力玻璃纖維。

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【答案】

(一) 工業用紡織品（Indutech）之定義與種類舉例

工業用紡織品係指應用於工業生產流程、機械傳動設備、公害防治設施及高階工程結構體中，以發揮機械、物理或化學特定機能為目的之非民生用途紡織品。其主要種類舉例說明如下：

1. 工業過濾與分離用紡織品（Industrial Filtration & Separation Textiles）： 應用於工業煙道集塵、固液分離、廢水處理及化工製程之過濾介質。例如：燃煤火力發電廠與鋼鐵廠集塵袋式除塵器所用之「高溫工業集塵濾袋」、化學工廠過濾化學漿料之「壓濾機濾布」。
2. 機械傳動與輸送用紡織品（Transmission & Conveyor Belts）： 作為工業生產線散裝物料搬運與動力傳遞之骨架增強材料。例如：礦場與港口運送煤礦、砂石之「重型輸送帶骨架布」、工具機驅動軸之「同步齒形傳動帶（Timing Belt）內部抗拉芯層」。
3. 工業複合材料補強用紡織品（Reinforcement Textiles for Industrial Composites）： 與熱固性或熱塑性樹脂結合，提供結構體極高比強度與比模數之增強基布。例如：大型風力發電機葉片主梁、工業儲氫高壓氣瓶、地下管道免開挖修復（CIPP）之「多軸向補強織物」。
4. 耐高溫密封、隔熱與迫緊用紡織品（Thermal Insulation, Sealing & Gaskets）： 應用於工業高溫鍋爐、蒸汽管路、泵浦與閥門軸封處，防止流體洩漏與熱能散失。例如：工業泵浦旋轉軸之「耐磨迫緊盤根（Packing Gasket）」、高溫反應槽管路法蘭之「膨體隔熱密封帶」。
5. 工業研磨與拋光用紡織品（Abrasives & Polishing Textiles）： 用於金屬精密加工、半導體晶圓平坦化製程之承載或拋光基底。

核心觀念

本題考查醫療用紡織品（Medical Textiles）中個人防護裝備（Personal Protective Equipment, PPE）的材料組成、成網與複合加工技術、成衣結構分類及國內外醫用防護標準。涉及之核心觀念包含：

1. 高分子材料特性：聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等聚烯烴高分子之疏水性、耐化學性與成纖加工性。
2. 不織布製程與複合結構：紡粘法（Spunbond, S）、熔噴法（Meltblown, M）之纖維成形機構，以及 SMS 多層複合技術與微孔透氣膜（Microporous Film）貼合技術（SF 結構）。
3. 後加工密合技術：車縫針孔之熱封防水膠條（Seam Sealing）熔接原理。
4. 防護標準與檢驗法規（以命題當年民國 111 年法規標準為準）：

• 台灣標準：CNS 14798《醫用防護衣》P1、P2、P3 分級。
• 美國醫療器材促進協會標準：ANSI/AAMI PB70 醫療隔離衣與手術衣分級（Level 1 至 Level 4）。
• 屏障與防護測試方法：AATCC 42（衝擊滲水）、AATCC 127（靜水壓）、ASTM F1670（合成血液穿透）、ASTM F1671（病毒穿透/Phi-X174 噬菌體）。

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解題方法

本題為典型之「材料－製程－產品－標準」縱向整合申論題，作答時依子題架構層次分明推進：

1. 第 (一) 子題（9 分）：採「材質種類」與「商用製程」雙軌並行方式作答。材質明確寫出基材（PP、PE、PU），製程聚焦於紡粘、熔噴及其複合加工（SMS、微孔膜貼合複合）與成衣接縫密封工藝。
2. 第 (二) 子題（8 分）：依「結構型態與使用風險場景」將一次性防護裝備清晰分類為隔離衣、手術衣、連身式防護衣，並列舉其防護部位與設計特徵。
3. 第 (三) 子題（8 分）：以我國「CNS 14798」分級標準為核心骨幹，佐以國際主流「ANSI/AAMI PB70」標準進行對應，分列關鍵阻隔測試項目與合格判定門檻，展現技術標準規範之熟悉度。

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選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項；評分重點在於答題維度之完整性與專有名詞精準度。常見作答缺失分析如下：

1. 材質與製程未連結：僅列出「塑膠或不織布」未指明 PP、PE 等高分子材料，或忽略「熔噴層為阻隔微粒核心、紡粘層提供強伸度」之結構機理，導致失分。
2. 防護衣種類混淆：將一般「隔離衣（Isolation Gown）」與全身性「連身防護衣（Coverall）」混為一談，未區分局部防護與全封閉式防護之本質差異。
3. 標準規範模糊：僅回答「防水、防血」，未寫出具體檢驗標準字號（如 CNS 14798、AAMI PB70、ASTM F1670/F1671）與客觀量化指標（如耐水壓值、噬菌體穿透判定）。

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解題技巧

1. 三字訣結構記憶法：「材料記 PP/PE、製程記 SMS/SF、接縫記 熱封貼條」。
2. 分級門檻速記：

• AAMI PB70：Level 1（衝擊穿透）、Level 2（低水壓）、Level 3（高水壓）、Level 4（血/病毒穿透）。
• CNS 14798：P1（基礎物理防護）、P2（合成血液阻隔）、P3（最高等級病毒阻隔）。

3. 避坑指引：面對 COVID-19 考題，務必點出「病毒阻隔性（ASTM F1671）」與「車縫處防水貼條（Taped Seams）」，此二點為取得滿分之關鍵採分點。

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【答案】

(一) 醫療防護衣之適用材質與目前之商用製程

1. 適用材質：

• 聚丙烯（Polypropylene, PP）：商用最主流基材。具備比重小（約 $0.91\text{ g/cm}^3$）、疏水性佳、耐酸鹼化學品、加工熔融指數適中及成本低之優點。
• 聚乙烯（Polyethylene, PE）：主要作為外層塗布（Coating）或微孔薄膜（Microporous Film），具優良之化學惰性與阻水阻菌效果。
• 熱塑性聚氨酯（TPU）或聚四氟乙烯（ePTFE）：作為透濕防水機能膜，藉由親水段擴散或微孔結構，兼顧病毒阻隔與體熱散逸舒適性。

2. 目前商用製程：

• SMS / SMMS 複合不織布線上製程：
• 紡粘層（Spunbond, S）：熔融聚丙烯經噴絲孔擠出後氣流拉伸形成連續長纖，鋪網後賦予布料機械強力、耐磨性與抗拉伸撕裂性能。
• 熔噴層（Meltblown, M）：利用高溫高速熱空氣將聚合物擠出熔體劇烈拉伸，形成超細纖維（纖維直徑約 $1\sim 5\ \mu\text{m}$），纖維隨機交錯堆疊，孔徑極小，提供核心之微粒過濾與液體屏障能力。
• 線上熱軋複合：多紡絲箱連續鋪網（S-M-S），經由加熱壓花軋輥（Thermal Calender）熱熔黏合形成一體成型複合布。
• 透氣微孔薄膜貼合製程（Spunbond + Film, SF 結構）：

核心觀念

本題旨在評量考生對「梭織物三原組織」（Three Foundation Weaves / Basic Weaves）之圖形表達、微觀結構力學特徵及產業實際應用的掌握程度。核心理論包含：

1. 組織循環（Weave Repeat, $R$）與飛數（Step Number / Move Number, $S$）：

• 經向循環數 $R_j$ 與緯向循環數 $R_w$。
• 三大基本組織（平紋、斜紋、緞紋）之幾何結構定義與組織點分佈規律。

2. 組織點（Interlacing Point）與浮線（Float）：

• 經浮點（Warp float）與緯浮點（Weft float）交替頻率對織物結構緊密度、孔隙率、曲折度（Crimp）、滑移阻力及剛柔性的影響。

3. 外觀光澤與物性之結構因果關係：

• 交織點多寡 $\rightarrow$ 表面平滑度與光線鏡面反射率（光澤）。
• 浮線長短 $\rightarrow$ 纖維間相對位移自由度（柔軟度、撕破強力和耐磨性）。

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解題方法

1. 意匠圖繪製規範：

• 採用國際標準紡織意匠圖（Weave Plan）表示法，明確定義符號意義（通常「■」代表經浮點，「□」代表緯浮點）。
• 坐標標註慣例：橫向自左向右排列為經紗序號（第 $1, 2, \dots$ 經），縱向自下向上排列為緯紗序號（第 $1, 2, \dots$ 緯）。
• 明確標示各組織之組織分式、循環大小（$R_j \times R_w$）與飛數 $S$。

2. 特性比較架構化：

• 從「交織點頻率／浮線長度」、「結構緊密性與強伸度」、「柔軟度與懸垂性（Drape）」、「表面外觀與光澤」四大結構維度切入，建立橫向系統化比較。

3. 用途列舉具體化：

• 針對各組織的微觀力學特性對應其典型商品名稱（如平紋對應府綢/帆布、斜紋對應丹寧/卡其、緞紋對應貢緞/禮服），具體展現工程實務應用。

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解題技巧

1. 意匠圖速記與檢查要訣：

• 平紋：$R_j = R_w = 2$，對角交錯，交織點最多。
• 斜紋：$R_j = R_w \ge 3$，以 $2/1 \nearrow$ 或 $2/2 \nearrow$ 為代表，連續階梯狀推進（經飛數 $S_j = +1$），形成連續斜向紋路。
• 緞紋：枚數 $R \ge 5$（常以 5 枚緞紋為例），飛數 $S$ 必須滿足：$1 < S < R-1$ 且 $S$ 與 $R$ 互質（互質條件：$\gcd(R, S) = 1$）。以 5 枚經面緞紋為例，常取 $S = 2$ 或 $S = 3$，各交織點互不相鄰、均勻散佈。

2. 避免扣分陷阱：

• 緞紋切勿畫成交織點相連，若交織點相鄰即退化為斜紋，失去緞紋特性。
• 緯紗編號務必「由下往上」標註，切忌由上往下，此為織造工程讀圖之硬性規範。

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【答案】

壹、梭織物三大基本組織之意匠圖（9 分）

意匠圖圖例說明：

• 「■」代表經浮點（經紗浮於緯紗之上）。
• 「□」代表緯浮點（緯紗浮於經紗之上）。
• 橫軸自左至右為經紗序號（第 1 經 $\sim$ 第 $n$ 經）；縱軸自下至上為緯紗序號（第 1 緯 $\sim$ 第 $n$ 緯）。

1. 平紋組織（Plain Weave）

• 組織代號：$\frac{1}{1}$ 平紋
• 循環數：$R_j = 2$ 根， $R_w = 2$ 根

緯2 │ □ ■
緯1 │ ■ □
 └──┴──
 經1 經2

2. 斜紋組織（Twill Weave）

• 組織代號：$\frac{2}{1} \nearrow$ 右斜紋（經面斜紋）