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劉湘仁、陳聯泰
壹、前言
2002年我國紡織品總產值為4791億元，其中人造纖維產值達1150億元，佔總產值24%，且比重將逐漸增加。目前台灣除大量生產聚酯纖維、聚醯胺纖維和聚丙烯纖維等3大合成纖維之外，嫘縈纖維、彈性纖維、碳纖維、以及聚丙烯纖維等亦均早已開始量產，除紡織用途以外，近年來業者更致力於超細纖維、防燃、抗菌、防靜電纖維、工業用高強力纖維、漁網、輪胎、簾子布以及PET等多種用途產品之開發，產品品級亦不斷提高，同時對能源節約，提高生產效率方面成效卓著。深信在政府適當的輔導之下，仍有相當發展。
化工所在纖維原料及紡絲加工技術之研發累積多年經驗，已有雄厚根基，近年來更跨足紡織品測試及行銷輔導等，並與業者策略聯盟，建立完整的能量。過去對於紡織業輔導，不遺餘力，先後協助業界開發超細纖維、高透濕超潑水運動用科技紡織品、高機能性紡織品、特殊加工織物、衛生/安全/防護產品、健康紡織品、環保素材紡織品等。近年來更積極進行奈米機能性紡織品及醫療紡織品的研發，期能為紡織業再創高峰。
貳、高機能性纖維研發
高機能性紡織品功能如超撥水、防水、撥油、防污、防絨、防黏、防水透濕、防曬、防風、柔軟、腊感、保暖、伸縮彈性、仿桃皮、環保麂皮、耐溫阻燃、超強韌Kevlar耐磨布、防皺、防縮、抗靜電防塵等加工。如永久性抗紫外線纖維、永久性遠紅外線纖維、永久性吸濕快乾織物等。
化工所研發的中空多孔乾爽纖維(如圖一)是使用特殊的紡絲製程，讓纖維的內外管壁均具有細長溝槽，並形成類似神經網絡型態的孔洞分佈。流汗後汗水可以很快進入纖維內部的溝槽，並透過溝槽與孔洞迅速蒸發，讓人體有乾爽清涼的舒適感。化工所成功開發此種新型的中空微多孔纖維為國內首創，主要原理是運用物理的虹吸現象來提升合成纖維的吸水性，也就是將纖維表面粗糙化、異形化、細孔化，並增加纖維表面積，來達成衣料吸水、快乾的目的。
中空多孔乾爽纖維不但具有如天然纖維般快速的吸水性能(如圖二)，相較於天然纖維，如棉花，更因為中空多孔纖維間隙大，還具有乾爽與保暖的特性。且因中空率達26%-32%，可使服飾更輕。另外粗糙的纖維表面還可以賦予纖維印染深色化的效果，讓白的更白，紅的更豔。根據1999年國際人造纖維會議研究，運動休閒服未來還有30%的成長率，需求可期，中空微多孔纖維在運動休閒服市場極具潛力。化工所透過經濟部特殊具時效科專推出這項新技術，結合上、中、下游共同推廣，將技術移轉業者，提高產品競爭力。
化工所在其他高機能性紡織品方面尚有異纖收縮聚酯纖維產品開發輔導計畫(力麗)、高收縮尼龍6纖維產品開發輔導計畫(樺汭)、收縮性聚酯纖維產品開發輔導計畫(華隆)、高耐氯性彈性纖維紡織品之製造技術輔導(薛恒興)、聚酯超細複合纖維建廠品質改善輔導計畫(三芳、中興)、休閒排汗用聚酯異形纖維產品開發輔導計畫(台南紡)、抗靜電尼龍6纖維產品開發輔導計畫(羽台)、防霉抗菌聚丙烯纖維開發輔導計畫(袓揚)、乾爽感仿蠶絲調新紗種產品應用開發輔導計畫(集盛、大魯閣)、新梳毛調複合假撚新紗種產品開發輔導計畫(宜進、億東、集盛)等。
參、創新尼龍纖維研發
化工所在尼龍纖維研發方面包括陽離子可染型尼龍6（CD-Nylon 6）原料及紡織品、國內首創的高收縮尼龍6原料及紡織品、多效合一結合抗菌、抗紫外線、消臭、芳香及吸濕排汗等複合功能的尼龍紡織品、十字表面微多孔尼龍織物、機能性奈米尼龍纖維及紡織品、尼龍製程用靜電防止型潤滑油劑及非織物等多項新尼龍纖維；另外也有生物可分解型潤滑油劑的展示。高收縮尼龍6，織品緻密且有蓬鬆感，穿起來十分舒適；陽離子可染型尼龍6則可增加尼龍纖維在色彩上的多樣變化；十字表面微多孔尼龍織物，讓以往一流汗穿起來黏黏貼貼的尼龍布料能更快速地吸濕排汗，這些都是在國內首次開發出的新尼龍纖維原料與織品。
由於人類的生活水準日漸提高，對於衣著織物（如帽子、傘、衣物）方面的要求已由以往的僅求溫飽，逐漸進展到如今對於健康等特殊功能需求的重視，抗紫外線與遠紅外線的機能就是其中最重要的需求之一。一般機能性尼龍纖維其缺點是添加劑量較高，成本較高且顆粒較大。且隨著添加量增加，加入的微粒會出現在纖維表面，由於它們通常都是高硬度的微細粒子（莫氏硬度為6.5），在後段延伸、假撚加工過程中，會由於高速運轉而造成加工設備磨損。因此如何研發出低添加量、具回收性、低磨損與纖維達奈米分散、具抗紫外線或具遠紅外線幅射機能的材料為目前國際研發的潮流與重點。目前國內以化工所奈米研究小組之技術較為成熟，並已建立黏土之純化製程，如利用離子交換法、酸鹼處理法、透析清洗法、共沈降收集法與噴霧乾燥法完成純化及各種機能性之改質(如抗紫外線、遠紅外線放射纖維之應用等)，同時亦已轉移技術至多家廠商(如圖三)。
肆、特殊聚酯纖維新產品
聚酯纖維產業已由量大取勝的時代轉進為產品差異化領軍，化工所亦積極投入創新研發，應用奈米技術及分子設計，開發各種機能性聚酯纖維產品，如仿麂皮織物、防紫外線、抗菌消臭、遠紅外線吸收、磁性纖維及超懸垂性等特殊機能產品，為紡織業開拓更寬廣闊的產品線。化工所所結合纖維及化工製程背景的菁英群為國內紡織公司，如台南紡織公司服務。化工所將提供特殊聚酯纖維配方開發，並進一步做製程放大、廠化設計及建廠試驗的工作。
化工所長期以來在紡織領域耕耘，廣泛服務產業界的客戶，投入各種衣著纖維、不織布、高速紡絲、超細纖維人工皮革等技術的開發，也開發工業用纖維如地工織物、電池隔離膜、空氣濾清不織布基材、補胎劑等，並且將技術移轉相關業者。近年來，推出多種機能性纖維技術，包括：抗菌、防臭、吸濕、排汗、防風、芳香、防電磁波的產品。化工所與台南紡織公司合作開發特殊聚酯纖維，將一齊拓展豐富、健康、舒適的纖維新天地。
伍、特殊織物整理加工
聚酯纖維及其織物應用於穿著衣料時，其最大問題即在於其疏水性。現階段改善聚酯纖維或織物親水性的方法甚多，化學的方法有高分子改質及化學塗佈，物理的方法有纖維斷面，多孔質等方法，織物方面則有雙層織物等方法。這些方法的目的都在於增加或彌補聚酯纖維的親水性。本技術之研發目的為改善聚酯纖維表面的親水性，又同時具有良好的透濕性，保持衣服穿著時的乾爽，達到穿著舒適性(如圖四)。
本技術之重點在於控制聚酯纖維或織物之親水性，以獲得最大透濕性。其關鍵技術在於透濕指標的訂定及透濕指標的量測。本研究已成功發展一套透濕度量測系統，並自行建立透濕指標及其計算公式，其透濕指標包括：最大透濕速度比，最大透濕速度比時間以及比透濕度。根據透濕指標，吾人可以找出最適化加工製程以獲得最佳之透濕效果。利用此項技術，吾人可以量測織物之透濕指標，從而了解其透濕效果，成功開發吸濕排汗性聚酯織物。化學工業研究所應用本技術協助大魯閣纖維公司、儒鴻纖維公司、弘裕公司等開發100%聚酯複合紗，織成吸濕排汗性織物，其產品包括針織物及梭織物，目前已生產並供應下游業者開發成衣。
SARS風暴引發全球之恐慌，亞洲地區尤甚！民眾聞病毒色變，紛紛尋求各種自保之道，諸如勤洗手、帶口罩、少出入密閉之公共場所等。化工所已開發出抗腸病毒71型、流行性A型感冒病毒及殺菌之複合功能性口罩及空氣過濾材，此產品可有效將病毒去活化，有別於一般口罩只有消極性防病毒之功能。抗病毒口罩及空氣過濾材未來大量生產後，可使用於公共場所如醫院、機場、辦公大樓及家庭等空調設備，實用性及商業性極為廣泛。鄭武順表示，化工所抗腸病毒藥物加工於口罩及空氣濾材應用之技術具有世界級的水準。
化工所纖維科專兩年前即已投入抗病毒纖維應用產品的開發工作。目前所開發之抗病毒相關藥物經長庚大學醫事技術系及基礎醫學研究所進行實驗評估，證實對腸病毒71型及流行性A型感冒病毒均具有抑制之活性，相關藥物成分亦在申請專利中。化工所目前將相關藥物使用於口罩及空氣過濾材(如圖五)，搭配靜電加工材質，成功開發出具有抗腸病毒及抗感冒病毒與殺菌之複合功能性口罩，在空氣過濾過程中，可以主動攻擊病毒之空氣過濾材，使人體保護發揮至極限。
化工所的中藥抗病毒口罩有別於一般使用甲殼素加工者或奈米級二氧化鈦(TiO2)加工之口罩，甲殼素加工口罩只能達到抗菌之功能，奈米級二氧化鈦加工之口罩或空氣過濾材，則必須有紫外線照射下方可進行去活化功能，於室內或較陰暗環境下即無法進行催化效果，使用上受到相當限制。抗病毒藥物來源係使用安全性相當高之中藥材進行萃取及純化工作，亦可進行化學合成方式得到具有抗病毒活性之藥物，未來商業化實用性極高。此項技術之開發策略為法人研發單位搭配學術界共同進行藥物開發工作，終能順利成功開發藥物，並使用於最終產品，希望能在最短時間內大量生產，利益眾生！
陸、產業用纖維研發技術
產業用纖維主要應用領域包括：地工織物、輪胎簾布和傳送帶、水管、運輸帶、農、漁業用材料、醫療、衛生材料、環保、防護材料等。
在1987年之歐洲專利中，曾提出以對位芳香族聚醯胺纖維（p-Aramid）應用在輪胎bead ring製程，其目的為取代傳統之鋼絲纖維bead ring，賦予自行車輪胎可折疊特性，不僅可以減輕重量，並可縮小備胎之體積，方便攜帶。目前廠商生產所需之bead ring多依賴進口，不僅單價高且品質仍未盡理想，故投入研發，協助廠商建立自主之生產技術，以降低成本，取代進口。
化工所研究之重點在開發含浸p-Aramid纖維用之樹脂配方及進行bead ring纏繞成型之製程整合(如圖六)，成型後之bead ring伸張強度需大於400㎏，並具備良好之尺寸安定性及剛性，以兼顧生產時之操作性及製成輪胎成品後之可折疊性。相較於進口之bead ring商品，本技術所製成之bead ring具有較佳之橡膠接著性，除物性及操作性改變外，自塑bead ring可節省50%以上之成本。
化工所在高附加價值的非衣著纖維進行研發，在考量台灣環境品質不佳對濾材會有大量的本土需求、加上能提升國內紡纖產業的技術競爭力、又有廣大的國際市場，於是選定高科技濾材為研發重點。化工所與廠商研發的技術包括熔噴不織布、靜電加工、抗菌加工、過濾用機能紙，終端應用產品則有高效率口罩、電子無塵室HEPA空氣濾網、垃圾焚化爐與煉鋼廠煙囪使用的濾袋，以及水過濾方面的管狀濾材、不織布濾材、地工排水濾材。另外化工所尚有可移轉技術，分別是無塵室空氣濾材製程技術(如圖七)、PP紡織品親水技術、鎳氫電池隔離膜技術(如圖八)、釋放控制芳香不織布製造技術、超高吸水性高分子材料合成技術。
化工所輔導金鼎金屬纖維股份有限公司開發電磁防護性不織布，該產品通過美國材料測試科學會ASTM D4935-89防輻射標準檢測，輻射隔離效果達30dB以上，也就是對電磁波的阻擋率為99.9%。目前已試量產運用在行動電話皮套、電磁防護工作服上。
電磁防護性不織布是將不鏽鋼纖維與不織布透過特殊製程結合，不鏽鋼纖維會形成三度空間導電網路，電磁波在穿過這些纖維中的立體孔洞時，會有多次反射與吸收，把電磁能量損耗掉，而達成絕佳的屏蔽效果。不鏽鋼纖維具有與金屬材料相似的高導電與導磁性、耐熱性良好、耐摩擦並且透氣，容易加工成各種不織布終端產品。國內目前只有金鼎金屬纖維公司專業生產不鏽鋼纖維及相關特殊合金纖維應用產品，除了電磁防護工作服與行動電話皮套，還生產包括集塵用導電性不織布濾材、個人電腦與通訊設備密封材料、抗靜電過濾材以及金屬纖維不織布遮蔽材料。由於不鏽鋼纖維不織布品用途廣泛，預期該產品在國內外的市場將能迅速打開。台灣已有許多紡織廠早就開始從事高科技紡織品的研發。因為，高科技紡織品的市場潛力很大。根據英國著名紡織市場策略暨分析顧問公司DRA（David Rigby Associates）的分析指出：目前每年利用新纖維所開發的高科技紡織品貿易值為500億美元，至2005年時計有50％的成長率，達750億美元。希望我們共同努力發展高科技紡織品，並帶動我國紡織品之產業升級。
圖一、化工所研發的中空多孔乾爽纖維
圖二、中空多孔乾爽纖維的吸水性能
圖三、機能性Nanoclay-Nylon 6纖維成果
圖四、聚酯吸濕排汗織物及商標
圖五、天然性中藥抗菌空氣過濾材
圖六、p-Aramid纖維在摩擦材產品應用
圖七、高效率空氣過濾材技術
圖八、鎳氫電池隔離膜