什麼是化學纖維？ What are chemical fibres, man-made fibres, artificial fibres or manufactured fibres?

利用「天然」或「合成」的高分子或聚合物(polymer)，予以化學加工(又名紡絲、chemical fibre spinning或fibre extrusion)而製得的化學纖維(又可稱作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，人類完全依賴著棉、麻、毛、蠶絲等天然纖維來製作各類紡織品。

化學纖維又可為四大類 ， 再生纖維(regenerated fibre)、半合成纖維(semi-syntheticfibre)、合成纖維(synthetic fibre)與無機纖維(inorganicfibre)。除無機纖維(以無機材料如：玻璃、金屬、陶瓷為主要成分)外，其他的化學纖維均可稱為有機纖維(organic fibre)。纖維的名稱有時採用學名， 有時採用屬名(generic term)，有時採商標名。
 

合成纖維的學名、屬名與商標名 (例子)

再生纖維的原料主要來自於天然纖維素(如： 木材、竹材)、蛋白質、海藻及甲殼素，溶解加工後再凝固成為纖維，主要成分還是與原料相同，常見的再生(化學)纖維如：嫘縈(rayon，中國大陸習稱為黏膠纖維)、大豆纖維、玉米纖維、花生纖維和酪素(牛奶)纖維。
 

中國大陸常用的化學纖維學名及俗稱

但有另一種也是使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，已經不同於原來的原料構造，這類纖維被稱為半合成纖維，如：纖維素醋酸酯纖維、玉米聚乳酸纖維。

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、花生或酪素為原料的化學纖維，納為半合成纖維(因為纖維中的成分或其結構，與原料已不相同)。

至於合成纖維，原料就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物，再以紡絲方式將其纖維化。大多數的合成纖維均為斥水性(hydrophobic)之纖維。目前全世界的紡織纖維用量中，有六成以上為聚酯纖維、耐隆纖維、亞克力纖維和聚丙烯纖維等這四種合成纖維。

另外也可運用無機材料製成人造纖維，謂之無機人造(化學)纖維。

同化學成分的人造纖維，於抽絲時，往往可能配合客戶的需求，於紡絲液中加入一些二氧化鈦(TiO2，去光劑)，以達不同的光澤效果。

茲將常見的化學纖維簡述如下：

嫘縈因為是由天然的木質纖維素(cellulose)加工製造而成，屬於再生纖維的一種。纖維質地輕柔、光滑、吸濕力強，穿起來涼爽舒適、也容易染色，除了作為衣料外，還能織成毛毯、窗簾、緞帶或輪胎簾子布等。只是用於嫘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會標明「只能乾洗」。

嫘縈時代的繁榮長達70年之久，一直要到1970年以後，才逐漸被後來居上的耐隆、聚酯和亞克力纖維所部分取代。

耐隆纖維 (nylon fibre)

耐隆纖維也有人音譯為尼龍纖維，其實耐隆是個商品屬名，在中國大陸習稱為錦綸，它的化學名稱是聚醯胺纖維(polyamide fibre)。

耐隆纖維的發明者是服務於美國杜邦(Du Pont) 公司英年早逝的科學家Wallace Hume Carothers(1896∼1937)。這種纖維彈性好、耐熱， 吸水性也比聚酯纖維來的好，摸起來的手感很像蠶絲，適合作為衣料使用。1939年10月杜邦耐隆纖維織成的絲襪，上市第一天就以60萬雙的數量銷售一空，可見當時收歡迎的程度。

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、安全氣囊和繩索，或使用在過濾布、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，仍然在全球化學纖維領域穩佔一席之地。
 

聚酯纖維 (polyester fibre)

聚酯纖維在中國大陸習稱為滌綸，是目前人類應用最多的一種合成纖維，每年大概需要2700萬噸以上，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可能較便宜。另外，聚酯纖維表面光滑，彈性好，不易變型、耐用，適合作為衣料，只是不耐強鹼，染色起來比較困難，僅能用高溫高壓來染色。再則，就是它幾乎不吸水，雖然布料洗過後容易乾，但如果沒有經過特殊處理，穿起來的舒適性沒有天然纖維來的好， 也容易產生靜電與起毛毬。

這種原料來自石油衍生物，屬於有機合成纖維。除了作為衣著用途外，還可應用於水管、皮帶、過濾布、繩索、帆布帳棚等產業用途。您可能不知道，無論是聚酯或耐隆纖維，台灣目前都是全球主要的生產地哦。

亞克力纖維 (acrylic fibre)

亞克力合成纖維在中國大陸習稱為腈綸，它的手感非常像羊毛，所以常拿來織成毛衣。只是它要比真的羊毛重些，只好和天然羊毛混紡在一起， 一方面降低成本，一方面彌補缺點。最近市面上出現一種仿山羊絨(cashmere like)的織物，非常的輕柔，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，而且容易乾， 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，雖然它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，要特別注意。亞克力纖維的「亞克力」為acrylic的音譯， 其實是商品屬名，正式的化學名稱是聚丙烯腈纖維(polyacrylonitrile fibre )，跟我們常聽到的壓克力(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，所以常拿來做窗簾、遮陽棚、帳棚、防雨布、過濾布、防火布等等產品的素材。
 

聚丙烯纖維 (polypropylene fibre)

聚丙烯纖維是得過諾貝爾獎(Nobel Prize)的纖維，但也是歷史上專利官司打的最久的一項發明。一般消費者對此纖維會覺得陌生，因為它不常用來做衣服的主料，很少出現在成分標籤(labelling)上。但別以為它只是個小角色，實際上它非常廣泛地應用於其他產業活動，使用量不斷增加，越來越受到重視，特別是在不織布領域。

聚丙烯纖維常被簡稱為PP纖維(PP fibre)，在中國大陸習稱為丙綸，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本身不具染色官能基，減低了它在紡織品的用途。現在已有改質方法賦予PP染色性能，擴展它的應用領域。

PP纖維還有另一個罩門是怕光 ， 紫外線(ultraviolet) 照久了纖維容易變色、裂解(decomposition)。PP纖維的另一項特點在它的體密度只有0.91g/cm3，也就是說，它比水輕(在4℃ 時，水的體密度為1g/cm3)，可以浮在水上，用PP 纖維作衣物或袋子、布包等，可以達到輕量化的效果。另外聚乙烯(polyethylene，簡稱PE，中國大陸習稱為乙綸)纖維也具有類似PP纖維之特性。PP纖維與PE纖維可以統稱為聚烯烴(polyolefin)纖維。
 

聚對苯二甲醯對苯二胺纖維(poly-p-phenylene terephthalamide fibre)

提到「聚對苯二甲醯對苯二胺纖維」大家可能一頭霧水，但如果說到「防彈纖維」大概就明白了。這類簡稱PPTA的纖維，是芳香族聚醯胺纖維(aromatic polyamide fibre)的一種，以美國杜邦公司(Du Pont)的Kevlar®最有名，堪稱是高拉伸強度纖維(high tenacity fibre)的代表性商標，它在中國大陸習稱為芳綸14.14。

Kevlar®是很強的纖維，具有超高強度、不易變形(high modulus)、高彈性、耐高溫、耐腐蝕及耐疲勞性(fatigue resistance)等特性，纖維呈淡黃色， 能應用在很多地方。除了可以作為防彈衣(bullet- proof clothes)的材料外，也可以應用在耐刀割和防穿刺的織物上。另外，也可以當作複合材料用，像是球拍、高爾夫球桿、航太運輸器、汽車、船舶、建築結構補強都能派上用場。就連個人電腦上的訊號線常需要Kevlar®長纖維來補強，好讓電線壽命能夠長些。

1962年開始商業化生產的彈性纖維，一直使用在束腹之類的緊身衣及鬆緊帶上，產品遲遲無法延伸開來的主因是不容易染色。後來科學家們想出了包覆技術，將其他容易染色的紗線包覆在彈性纖維外，形成包芯紗(core-spun yarn)。此舉讓彈性纖維不但多了色彩，應用也多元化了起來。發展至今，彈性纖維已經由原先的「束縛」變成「舒適及流行」的代言者，許多流行服飾、運動服、產業用材料都少不了彈性纖維(常見商標名為Lycra®)。
 

玻璃纖維 (glass fibre)

熔融的玻璃，可以壓成片狀玻璃，當然也可以抽成細長的纖維。玻璃纖維的成份與普通玻璃片類似，都是二氧化矽(SiO2，大陸名為二氧化硅)為主。如果將氧化鋁、氧化鎂及石灰石(limestone)一起放在高溫爐子裡混合熔化，就能製得玻璃熔液。如果將熔融的玻璃液通過一個個的小孔，則會抽拉出細絲，這就是我們所說的「玻璃纖維」或「玻璃絲」。

一般來說，玻璃纖維的成品有紗、布、帶、紗束、切股和氈(chopped strand mat，切股玻璃纖維氈及表面氈)等形式，應用在各種產品裡。像是能夠傳送訊號資料的光學纖維(光纖，optical fibre)， 汽艇、高速火車、汽車的外殼，體育館的布膜屋頂(membrane structure)，都是比較熟知的產品。其實，較短的玻璃纖維可以編成厚墊，做為絕綠體、過濾材料與隔熱、吸音、減震、防腐及防潮材料等。較長的玻璃纖維可以用來當作強化玻璃塑膠(glass fibre reinforced plastics)，擔任補強材料的角色，這種複合材料能防水，也很容易用模子定型以及上色。

玻璃纖維織成的布，可作成銅箔基板(copper clad laminate)和印刷電路板(printed circuit board)。切斷後的纖維股段結合而成之氈狀物，則適用於強調透明性的手工製品上。
 

碳素纖維 (carbon fibre)

最近市面上有很多竹炭纖維(內含1~3%竹炭粉的化學纖維)產品，這種內含炭粉的纖維與純碳素纖維雖說是兄弟，但製造方法和用途截然不同。碳素纖維的原料是嫘縈、亞克力(聚丙烯腈，PAN)或瀝青(pitch)，而且是直接將整根纖維碳化。

一般的碳素纖維，細度僅有普通人髮的十分之一，只要簡單的利用樹脂集成束狀，就能擁有較金屬高上十倍的拉伸強度(tenacity)。直徑一公分的棒狀碳素纖維複合材料，便能吊起重達20噸以上之物品。

目前世界上八成以上的碳素纖維屬於亞克力系，商品型號常以K來表示(1K＝1000根纖維)，如12K代表每股12000根單纖維之產品。3K、6K及l2K 的主要規格品，大部份用在航太及運動器材上，而高K數的24K、36K及48K纖維，則多運用在建築材料上，尤其是橋墩之補強材料。

在人類的科技歷史裡，碳素纖維一直佔有重要地位，因為從愛迪生(Thomas Alva Edison)把纖維碳化，撚成絲狀，成功製成白炙燈起，碳素纖維就已經徹底改變人類的生活了。

現在的碳素纖維，具有高強度、高模數(high modulus，不易變形)、耐疲勞、耐燒蝕(flameresistance)、比重小、導電(electrical)等優良性能。可與樹脂、金屬、陶瓷等製成各種複合材料，然後應用於航太、軍事、汽車、化工、電子、原子能、運動器材、醫療器材甚至於環保資源等領域上。下回您可以注意一下，家裡的腳踏車或高爾夫球桿， 說不定就是由碳素纖維為主幹所製成的哦。

由於科技的進步，許多化學纖維經由成分或結構的改質，不斷的被研發出具有單一或綜合特性的新纖維來，例如：阻燃纖維、抗菌纖維、抗紫外線纖維、抗靜電纖維、防蚊纖維、消臭纖維及奈( 納)米纖維(nanofibre，正確是指纖維直徑小於100nm 的超微細纖維，而1nm＝10-9m；唯有些企業站在商業之考量，往往把添入奈米級附加粉粒，如：銀粉、竹炭粉、木炭粉、椰殼炭粉、珍珠粉、稻糠粉、咖啡粉、茶粉等等的一般化學纖維也名之奈米纖維)等等。這些新纖維也就更進一步的衍生創造出許多新的產品和用途了。