結合工學與美學的紡織

文／呂怡貞
審稿／紡織產業綜合研究所產品部主任 黃博雄

精密的機械、自動化的流程、專業的化工技術，眾多領域的結合造就紡織工業。從纖維到紗線、從紗線成布疋，且看紡織產業裡繁複又精細的工程如何交織出與你我息息相關的民生必需品。

紡織品在人類生活的應用相當廣泛且深入，現今紡織品種類繁多，大致可分成三類：衣著用紡織品為人們從頭到腳所使用，包括衣褲、帽襪、手套、圍巾、提袋等，使用量最大；家飾用紡織品用於居家生活中，包括床單被套、枕頭、窗簾、毛巾、地毯等；非以上兩類用途者通常成為產業用紡織品，種類與型態最多，包含帶、網、繩、簾、幕、篷、氈等，可做成帆布、包裝材、複合材料等，用於農業、交通、醫護、建築等用途，緊密與各大產業和領域結合。

				紡成紗，織成布 

紡織，意指將纖維紡成紗，將紗織成布，兩字一詞就包含了紡織品製程與產業鏈的概念。

「紡」（spinning）屬於上游端，指將紡織原料製成紗線（yarn）。以天然纖維為例，原料經過揀選、清洗、去除雜質（例如，棉花去除棉籽與砂土、獸毛用化學藥劑洗去油脂）等過程後，接著是「開纖工程」，將紊亂糾結的纖維梳理、排列，再經過機器不斷拉伸、扭轉、抱合（即拉緊靠攏）的「撚製」過程，逐步變成紗線。

「撚製」（twist）是為了增加纖維之間的摩擦力，以及提高紗線本身的強韌性。依纖維種類不同，可分為實撚與假撚：實撚針對天然纖維或短纖，撚的次數多、強度高；假撚則針對原本就做成長纖的加工絲（即合成纖維），稍做撚製後再調整撚向，使其捲曲與蓬鬆而不過度平直。跳過假撚步驟的合成纖維織品（如雨傘布）會挺直而較無彈性。  …more

【欲閱讀更豐富內容，請參閱科學人網站】

「織」出漢民族的深遠文化

「衣」是民生的基本需求，從功能到講究時尚，從保暖到強調舒適，人類為滿足「穿著」的需求而創造紡織工業。各式來源的紡織原料有著截然不同的特性，經加工成為細長柔軟的纖維，也成為紡織品的基礎材料。

 早在石器時代人類便懂得利用獸皮與樹皮等天然素材，披覆在身上做為保暖或防護；千年以前，中國絲綢與布疋經由絲路傳到西方，促進了東西方的交流；工業革命時發明了去棉籽的梳棉機，採收棉花田的人力需求大增，間接促成了南北戰爭……。古往今來，紡織工業的歷程在人類生存與歷史文化上扮演十分重要的角色。

糸，細絲也

翻翻字典，8000個常用中文字裡，糸部首的字就有200多個，可看出紡織品影響漢民族文化的深遠。紡織產業屬於輕工業，包括了材料工業的紡織原料，以及精密工業的紡織設備。

紡織原料主要為天然纖維與人造纖維。能用做紡織的纖維需要具備一些基本條件，首要是細長，長度與直徑比至少100：1；再者必須具有可紡性與可織性，可紡性講求柔軟、強韌，可織性則著重耐磨，在織造時不容易因摩擦而斷裂。最後也著重纖維是否彎曲，以頭髮比喻，紡織業者比較喜歡「自然捲」，「離子燙的頭髮」可不能算是好纖維，甚至必須加工把它燙捲。

此外，織品的品質源自於纖維本身的微細構造，包括纖維的材質、粗細、橫斷面多樣化等，都是影響舒適度的重要因素。人類的頭髮也是纖維，直徑為40~100微米，常用紡織纖維的直徑約為頭髮的1/5（如棉纖維直徑為10微米）。台灣的紡織科技在「次微米」（纖維直徑小於1微米）的技術已相當成熟，這麼細的纖維可使織品產生細膩質感，亦用於機能型紡織（註），例如，其紗線與布疋可充分表現出吸濕快乾與透氣防水的特性，而布的表面經處理後還能抗菌除臭。  …more

【欲閱讀更豐富內容，請參閱科學人網站】

變動中的原子量

撰文╱沈川洲、陳心維

化學元素週期表標定的原子量，並非一成不變，國際化學組織公佈了最新的同位素週期表，給每一個元素的原子量全新的定義。

你可以想像嗎？超過一個半世紀以來，課堂上老師教的、課本裡寫的以及懸掛在教室裡的週期表中，各種元素固定的原子量，其實很有問題！因為有70多種元素的原子量是會變動的。

自然界中，除了只擁有一種穩定同位素的元素外；對於具有兩種以上穩定同位素的元素而言，在不同地點，例如大氣、海洋、地殼或太空等，同位素比例都不太一樣。也就是說，絕大部份元素的原子量是會變化的，不是恆久固定的值。

這種「利社會行為」（一種尋求加惠他人並促進合作的利他主義），如今也在黑猩猩身上發現，而達爾文正是最努力證明人類與黑猩猩有相似之處的人。該研究由美國艾茉利大學尤紀斯國家靈長類研究中心的靈長類動物學家德瓦爾（Frans de Waal）與同事發表在《美國國家科學院學報》，呈現黑猩猩如何面對達爾文當初面臨的問題，不過比較單純一點。

2011年為國際化學年，最有意義的重大事件，是在發現同位素一世紀後的2011年7月，由國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）出版的《國際化學》期刊中，正式發表了新版的同位素週期表，這個計畫名為「建構教育界使用的同位素週期表」（Development of an Isotopic Periodic Table for the Educational Community），自2007年開始執行，將週期表大幅改版，在每個元素格中，增列圓餅圖以表示同位素組成，並將10種元素的原子量變化範圍，正式明列出來，例如氫的原子量範圍為1.00784到1.00811。而為了方便使用，也有科學家在論文中列出了這些元素新的原子量平均值 …more

【欲閱讀更豐富內容，請參閱科學人2011年第118期12月號】

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

更多專題文章請參閱《科學人》雜誌2011年12月號

1. 10大化學謎團（本期雜誌P.46）

2. 新世紀 新化學 新挑戰（本期雜誌P.52）

3. 費洛蒙 溝通的氣味（本期雜誌P.56）