何謂化學纖維?
利用「天然」或「合成」的高分子(polymer)物質,予以化學加工(又名紡絲,fibre spinning or fibre extrusion)而取得的化學纖維,又稱人造纖維或機製纖維;是人類科學史上非常重要的發明,因為沒有它之前,人類完全依賴棉、麻、毛、蠶絲來製作紡織品或服飾。
化學纖維分為四類:再生纖維(regenerated fibre)、半合成纖維(semi-synthetic fibre)、合成纖維(synthetic fibre)與無機纖維(inorganic fibre)。
再生纖維的原料主要來自天然纖維素、蛋白質、海藻及甲殼素,溶解加工後再凝固成為纖維,常見的再生纖維:嫘縈(rayon)、大豆纖維、玉米纖維、花生纖維、酪素(牛奶)纖維。
半合成纖維是用天然纖維素或蛋白質為原料之一的纖維,經溶解加工再纖維化後,化學結構產生變化,如:纖維素醋酸酯纖維、玉米聚乳酸纖維。最具代表性的是醋酸酯纖維(cellulose acetate fibre, acetate fibre),常用於衣料、絲束經加工後可用作香煙過濾嘴。
目前,在中國大陸,多將半合成纖維納入為再生纖維(因為製得的纖維,均含主要原料之成分);而在日本則將以大豆、玉米、花生、酪素為的原料的化學纖維,納為半合成纖維。
合成纖維,原料多來自石油提煉的有機物質,經過化學反應製成高分子聚合體,再以紡絲方式將其纖維化。目前全世界的紡織纖維用是有六成以上為聚酯纖維、耐隆纖維、亞克力纖維、聚丙烯纖維。
嫘縈(rayon)
1884年法國有位科學家以人工方法製造出一種硝化纖維(nitrocellulose fibre, cellulose nitrate fibre),替它取名「人造絲(artificial silk)」,這是第一個取得專利的化學纖維,只是這種纖維容易燃燒,後來用在塗料和火藥上。
1892年,英國科學家將木漿加以溶解,然後把溶解過後的液體,從類似蓮蓬頭構造的模具中押出,它凝固成為纖維狀物質。這方法順利取得專利後,開始大量商業化生產。纖維剛開始時被當人造絲來賣,1926年正式用法文衍生而來的rayon [tqTFn]來行銷,意思是「放射的光線(rays of light)」,因為這種纖維有蠶絲般的光澤。
嫘縈因是天然植物纖維素(cellulose)加工製造而成,屬再生纖維的一種。纖維質地輕柔、光滑、吸濕力強,穿起來涼爽舒適、也易染色、除了作為衣料外,還能織成毛毯、窗簾、緞帶或輪胎簾子布等。只是用於螺縈上的染料和定型劑對於濕度極為敏感,所以碰到水之後很容易有褪色和變色的現象,甚至有些嫘縈布在水洗後有縮水現象,所以很多此類衣服的水洗標籤上都標明「只能乾洗」。
耐隆纖維(nylon fibre)
耐隆也音譯為尼龍纖維,其實耐隆(Nylon)是商品名,他的化學名稱是聚醯胺纖維(polyamide fibre)。耐隆纖維彈性好、耐熱、吸水性也比聚酯纖維好,摸起來的手感像蠶絲,適合作為衣料使用。1939年10月杜邦耐隆纖維織的絲襪,上市第一天以60萬雙的數量銷售一空。
耐隆纖維除衣著服飾用途外,最大用途是地毯和產業用紡織品,因為它具有強度高、韌性強且質輕,可用於汽車輪胎、消防管及降落傘等。也常被製成安全帶、氣囊、繩索、過濾布、帆布上。只是它的纖維製造成本比較高,正面臨聚酯纖維的激烈競爭。所幸,耐隆保有獨特的觸感和色澤外觀,所以,仍佔一席之地。
聚酯纖維(polyester fibre)
聚酯纖維是目前人類應用最多的一種合成纖維,用量比棉花還多一點。它的最大優點是生產成本較低、所以價格比起其他纖維較便宜。另外,聚酯纖維表面光滑、彈性好、不易變型、耐用、適合衣料、只是不耐強鹼,染色起來較困難,僅能用高溫高壓來染色。再者,它幾乎不吸水,雖然布料洗過易乾,但若沒經過特殊處理,穿起來的舒適性沒有天然纖維好,也容易產生靜電與起毛毬。
無論是聚酯或耐隆纖維,台灣目前都是全球第三大的生產地。
亞克力纖維(acrylic fibre)
亞克力合成纖維的手感非常像羊毛,所以常拿來織成毛衣,只是它比真的羊毛重,只好與天然羊毛混紡在一起。最近市面上出現一種仿山羊絨(cashmere like)的織物,非常輕柔、一掃亞克力纖維給人的傳統形象。
亞克力纖維比羊毛容易清洗,且易乾,不易起縐也不易縮水變形。但缺點是不太能吸汗,容易產生靜電和起毛毬。另外,雖然對多數化學藥劑有良好的抵抗力,但對鹼(alkali)及含氯(chlorine)漂白劑毫無招架之力。亞克力正確的化學名稱是聚丙烯腈纖維(polyacrylonitrile fibre),跟我們常聽的壓克力(甲基丙烯酸甲酯,methyl methacrylate, MMA)不一樣。亞克力纖維除了衣著用途外,因為不怕太陽光照射也不怕發黴及蟲蛀,所以常拿來窗簾、遮陽棚、帳棚、防雨布、防火布等素材。
聚丙烯纖維(polypropylene fibre)
簡稱PP纖維,它色澤光亮、耐水洗、對於一般化學藥劑的抵抗性也不錯,一般以地毯、不織布等型式應用。PP本身染色官能基,減低在紡織品的用途,另一罩門是怕光,紫外線照久了纖維容易變色,裂解(decomposition)。PP纖維的另一項特點是比重比水輕,可作衣物、袋子、布包等,達到輕量化的效果。