纖維紡織：紡織品的綠色技術
101/02/04
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廖盛焜｜
逢甲大學纖維與複合材料學系
社會的進步與生活環境的變化，生活水準的提升與需求的多樣化，以及保護環境與講究健康的新訴求，提供了紡織領域不斷求新與精進的契機。無論在服飾設計方面或所使用的材料上，都開創了嶄新而蓬勃的局面，促成高科技紡織品的快速研發。
根據產業用紡織品國際協會（Industrial Fabrics Association International, IFAI）的分類，高科技紡織品包含機能性紡織品與產業用紡織品兩大範疇。再依消費終端產品的用途可細分為12大類：機能性服裝科技紡織品、家飾科技紡織品、建築科技紡織品、地工科技紡織品、防護科技紡織品、汽車交通科技紡織品、包裝科技紡織品、醫療科技紡織品、農業科技紡織品、工業生產科技紡織品、運動科技紡織品、環境保護科技紡織品。
由於這些產品具有傳統紡織品所沒有的功能，無論是機能性紡織品、環保型紡織品或智慧型紡織品等，都能提供產品的多重功能與價值。例如運動科技紡織品便能提供運動使用者對乾爽舒適的基本需求，同時可以達到運動保健的理想。如今從各大品牌的消費市場來看，高科技紡織品已成為國際紡品市場關注的焦點，也是紡織企業競爭的新興場域。
機能性紡織品又稱為功能性紡織品，包含纖維、紗線、布料與服飾用品。它強調以特殊功能為主的新素材，有別於傳統流行性的紡織服飾。機能性紡織素材以提升生活品質為主要訴求，但輔以流行性主題做為行銷手腕。
這些素材的用途與功能性包括：防菌、防黴素材的甲殼素、銀離子、奈米銀纖維或後處理加工；防蟎、防蚊素材的纖維改質或後處理加工；導電、防止靜電素材的不銹鋼、銅、碳纖維；保溫素材的THERMOTEX、COOLMAX等中空保溫纖維；防紫外線的UV-CUT，以及反射型或吸收型的改質纖維與後處理加工等；在蓄熱保溫素材中添加奈米金屬氧化物的改質纖維；吸汗排溼素材的AQUATOR、TOP COOL等有毛細吸溼功能的纖維、強化吸溼效果的後處理劑；防水透溼素材的可透氣微多孔膜塗布或貼合加工；防輻射、電磁波素材的金屬纖維或布料電鍍金屬膜加工；防燃素材的芳香族系纖維、纖維改質與後處理加工；遮光素材的BLACK-OUT織品或多層次Coating織物；免燙素材、形態記憶纖維布、人工皮革用超細纖維布等。
舉例來說，像衣著用途的紡織品，例如雨衣、外套、雪衣等都需要考慮外部防水性能，以防止外來雨水滲入織物內部，造成人體的不適感而引起感冒。此外，也需特別考慮透溼性與透氣性，以達到保持內部乾燥與兼顧舒適性的目的。
工業用紡織品則有別於衣著用紡織品，例如帆布、帳篷、袋子、傘等紡織品，主要訴求耐磨抗刮、不通氣防水或阻燃、耐候、高強力等物性，避免水氣滲入織物內部，造成織物內裝物品潤溼引起的發黴現象，以及燃燒時造成重大人命傷亡等災害，並滿足消費者對產品使用壽命的要求。
而在鞋材、滑雪衝浪板與軟墊、護具等高分子領域產品，也因為產品設計變化、美觀等要求，開始與紡織品結合，以達到彩繪印刷、補強、染整完成及機能加工一貫性的目的。其中產業用紡織品須有以下特殊性能：高強力、輕量性、高耐熱性、高耐酸鹼性、高耐日光性、高機械性、高可變性，其特殊功能性超越一般成衣的紡織品。
此外，在21世紀的現代，科技與能源的使用已邁入永續經營及環境保護的新世代，各國產業無不尋求創新技術，朝向高效率及低汙染的方向發展，興起友善環境及製程節能的綠色技術。
因此，在聯合國召開的「環境與發展大會」上，呼籲世界各國改變傳統的生產和消費方式，力求減少汙染與保護環境，諸如目前廣泛應用的三E系統（效能（efficiency）、經濟（economy）、生態（ecology））和生產過程清潔化三R原則（減量（reduction）、再使用（reuse）、回收（recycle）），這也是世界紡織工業技術發展的趨勢。其中綠纖維技術及超臨界流體（supercritical fluid, SCF）的應用，最可能達成低汙染及環境保護的願景。
綠纖維也稱為環保纖維或環境友好纖維，是這時代持續發展的重要指標。對於一個纖維產品，從原材料、加工過程、消費使用到遺棄處理等做全面考慮，綠色纖維至少應具備以下特徵中的一項或多項：纖維的原材料無汙染（或少汙染），或可能是可持續發展的綠色資源；合成纖維的合成過程節能、減汙，符合環保和可持續發展的要求；纖維的加工過程，特別是印染、整理等，盡可能使用無毒、可自然降解的漿料、染料、整理劑等，且利用新技術清潔生產；纖維在消費使用過程中，對人體無傷害；纖維產品的消費使用不會因遺棄或處理帶來環境問題，最好能回收利用或回歸自然。
雖然目前符合上述特徵的理想環保綠色纖維尚未實現，但是人們仍把具有上述部分特徵的纖維稱為「綠色纖維」，而且綠色纖維的發展會日漸理想化。
按照來源的不同，綠色纖維可以分為植物纖維、動物纖維和人工合成纖維3大類。植物纖維的種類有棉纖維（有機棉、彩色棉、不皺棉）、Lyocell 纖維，以及麻類纖維、植物蛋白纖維等。動物纖維則包括甲殼素纖維、羊毛、蠶絲、蜘蛛絲、奶類蛋白纖維等。在人工合成纖維中，包括既有的聚己內酯纖維、聚乳酸纖維等可降解纖維，也包括聚酯、尼龍等可回收的合成纖維。以上的Lyocell 纖維、甲殼素纖維、聚乳酸纖維等的開發與應用特別引人注目，是當前發展的重點。
至於超臨界流體技術，因具備高效率、高產量、低耗能、安全、衛生、環保等優點，近30年來已成為各界矚目的研究重點。已由早期的超臨界萃取、層析等技術，發展至近年來相當熱門的材料加工處理，以及奈米級晶體微粒製備等技術。
眾所周知，任何一種物質隨著溫度與壓力的變化，通常有氣態、液態及固態等三態，當固相、液相、氣相，三相共存的平衡點稱為三相點，而氣、液兩相特性開始趨於一致狀態處稱為臨界點。其所對應的溫度、壓力及密度，是該物質的臨界溫度、臨界壓力及臨界密度。
各種物質都有特定的臨界溫度及臨界壓力，當物質所處狀態超過臨界點時，便會形成另一均勻相，這時就稱為超臨界狀態（supercritical state,SCS）。在未達臨界點前，通常有明顯的氣、液兩相間的界面，但到達臨界點時，界面就消失不見。因此超臨界流體的物理性質兼具氣相與液相的特性，具有低黏度、低表面張力、高擴散係數，以及密度可隨溫度與壓力改變等優點，使其比一般的溶劑更具優良的萃取能力。特別是超臨界流體不具任何相變化，在操作過程中可大大減少能耗，因此在綠色與節能製程上深受重視。
目前國內的紡織產業，無論是開拓新市場或企業轉型，唯有掌握消費者的需求，洞悉市場脈動，講求產品個性化、高科技化與高附加價值化，才能取得競爭的先機，這也是目前國內紡織產業轉型升級必經之路。能否轉型成功的關鍵，在於如何掌握研發專利、創新、設計、品牌、通路、行銷等，才能突破商機再創另一番榮景。
