為什麼衛生棉可以做到「超乾爽不外漏」？

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

進一步了解商品：https://shop.amway.com.tw/products/2071?navigationType=brand&

「我把『發誓』絕沒穿過的 Lunapads 跟 Thinx 月經褲，寄給聖母大學（University of Notre Dame）的核能科學家 Graham Peaslee 博士。」2020 年 1 月 7 日，美國《Sierra》雜誌專欄作家 Jessian Choy 發表〈我的月經褲有毒〉一文，說 Thinx 的兩款有機月經褲，分別含有 3,264ppm 和 2,053ppm 的全氟／多氟烷化物（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS），並指控廠商刻意添加。^[1]Jessian Choy 的說法不完全正確：那些數值其實是氟的濃度，不過的確能代表 PFAS 是否很多。^[2]

全氟／多氟烷化物

PFAS 是一堆化學物質的總稱，其中以全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonic acid；PFOS）和全氟辛酸（perfluorooctanoic acid；PFOA）的運用最為廣泛。^[3]PFAS 具有耐熱，又防油、水的特性，做出來的塗料，可見於衣物、家具、黏著劑、食物包裝、耐熱不沾黏的廚具，以及絕緣電線等產品。^[4]PFOS 與 PFOA更是消防用品水成膜泡沫（Aqueous Film-Forming Foam；AFFF）的主要成份。^[3][註1]PFAS 滲透土壤而汙染水源，無法於環境中分解，^[4]並在野生動物與人體內累積。^{[3, 4]}

目前 PFAS 對人類產生嚴重影響的證據有限，^[3]低濃度環境暴露的傷害也尚不確定。^[4]已知可能與高濃度 PFAS 相關的症狀，包括：體內膽固醇含量微升、嬰兒出生體重稍減、兒童對疫苗的反應略降、肝臟酵素和某些荷爾蒙變化，還有增加腎臟癌、睪丸癌，以及孕婦高血壓的風險等。^{[3, 5]}

集體訴訟和解

Thinx 公司分別在麻州和加州被告，後來又整併為集體訴訟。這些健康沒有受到傷害的告訴人，指稱又叫作「永久性化學物質」（forever chemicals）的長鏈 PFAS，雖然逐漸從美國退場；但是廠商卻改用短鏈的PFAS。她們認為Thinx的網站，不該宣稱產品不含有害化學物質。^[6]

2022 年 12 月，此案於紐約達成和解。「和解不代表 Thinx 承認錯誤」，該公司的發言人表示：「我們否認訴訟中的所有指控。」儘管堅持產品的設計從來就不含 PFAS，Thinx 公司同意負擔 5 百萬美金，讓 2016年 11 月 12 日至 2022 年 11 月 28 日間，購買其產品的消費者，在 2023 年 4 月中之前，上網申請退費。每人最多 3 件，每件退美金 7 元；或領取 6.5 折，最高折抵 52.5 元的折價券一張。^[6]

他們也承諾繼續確保製作過程不刻意添加 PFAS，同時照常要求原料供應商遵守此規範。另外，還會改變行銷用語，例如：寫明產品經過抗菌處理等。^[6]總之，美國 Thinx 公司的事件落幕了。但是消費者從此高枕無憂了嗎？

送驗更多產品

《紐約時報》（The New York Times）旗下的商品評測網站「剪線鉗」（Wirecutter），曾經推薦過 Thinx 的月經褲，所以大概覺得欠讀者一個交代。2023 年，他們一口氣寄了各品牌的衛生棉、衛生棉條、月亮杯、月經褲、失禁褲和漏尿墊等，總共 44 種產品去聖母大學。^[2]

那位曾捲入 Thinx 月經褲風波的 Graham Peaslee 博士，這回跟研究生 Alyssa Wicks 等人，針對產品鉅細靡遺地做了超過 200 次氟濃度的檢測。比方說，Wicks 把棉條給支解成棉條本體、繩子、導管和包裝紙；月經褲的布料分層拆開；還從衛生棉的雙面與外包膜取樣，通通分別檢驗。^[2]

結果全部產品都至少有微量的氟：近半應該是受到汙染（> 50 ppm），而其中 8 件則為刻意添加（> 300 ppm）。Thinx 的產品在送驗的 10 件月經褲裡，含量最低，只有 26 ppm。另外有個號稱絕對沒有 PFOA 和 PFOS 的廠牌，卻高達兩萬多 ppm。至於多數的衛生棉皆有汙染的現象，而醫療級矽膠月亮杯和棉條的含量則非常低。^[2]

下個月怎麼辦？

不是每個人都喜歡用月亮杯或棉條，更何況臺灣買得到的，未必是那些在美國驗過的廠牌。如果已經習慣了環保又方便的月經褲，下次生理期怎麼辦？「我自己就有還沒扔掉的 Thinx」，加州大學舊金山分校的婦科教授 Marya Zlatnik 說。^{[2, 7]}既然環境裡到處是 PFAS，「對我而言，這不是最重要的一個。」^[2]

要是做不到如此灑脫呢？事實上 Thinx、Modibodi、Aisle、Bambody、Selenacare 和 Chantelle 等品牌的月經褲，都持有 OEKO-TEX 認證；^[8-10]而臺灣廠牌月亮褲^®的產品，則通過 SGS 檢驗。^[11]兩者檢測的項目，均包含 PFOS 跟 PFOA 在內的諸多 PFAS。^{[11-13][註2]}如果依然擔心有微量汙染，根據美國化學學會（American Chemical Society）《環境科學及科技》（Environmental Science & Technology）期刊的論文，衣物水洗、晾乾後，PFAS 的濃度會降低。^[14]因此，請記得月經褲買來，第一次穿著前一定先要清洗乾淨。

備註

1. 根據環保團體「看守台灣」的報導，環保署已將 PFOA 和 PFOS 列管，2022 年 12 月 31 日後不得用於消防泡沫中。^[15]
2. 本文列舉的品牌，大概都可以在臺灣的店面或從網購買到。根據《紐約時報》「剪線鉗」網站報導，Thinx 的所有產品都具 OEKO-TEX 認證，^[8]但是不曉得有無涵蓋外銷及聯名的部份。筆者發現 Thinx 與 Kotex（靠得住）合作的月經褲，紐澳版盒底確實有註明。不過，類似的商品在臺灣康是美的網站上，似乎沒有特別標榜，^[16]還請讀者選購時自行確認。其他像是 Chantelle 和 Selenacare，在臺灣的銷售網站，有提及 OEKO-TEX 認證；^{[9, 10]}月亮褲^®則是公佈 SGS 的檢驗報告。^[11]

參考資料

1. Choy J. (07 JAN 2020) ‘My Menstrual Underwear Has Toxic Chemicals in It’. Sierra.
2. Redd N. (10 AUG 2023) ‘We Had 44 Period and Incontinence Products Tested for Forever Chemicals. Many Were Contaminated.’ Wirecutter, The New York Times.
3. ‘PFAS Health Study’. Australian National University. (Accessed on 18 OCT 2023)
4. U.S. Centers for Disease Control and Prevention. (02 MAY 2022) ‘Per- and Polyfluorinated Substances (PFAS) Factsheet’. U.S. National Biomonitoring Program.
5. ‘What are the health effects of PFAS?’. (01 NOV 2022) Agency for Toxic Substances and Disease Registry, U.S.
6. Treisman R. (19 JAN 2023) ‘Thinx settled a lawsuit over chemicals in its period underwear. Here’s what to know’. National Public Radio, U.S.
7. ‘Marya Zlatnik, MD’. UCSF Profiles, U.S. (Accessed on 19 OCT 2023)
8. Redd N. (11 AUG 2023) ‘The Best Period Underwear’. Wirecutter, The New York Times.
9. 「【Period Panty】 仙黛爾集團創新女性衛生用品」（27 APR 2023）Chantelle
10. 「奧地利SELENACARE月亮可兒-機能經期褲（月經褲）－動感活力款」PChome24h（Accessed on 19 OCT 2023）
11. 嘉曜醫材有限公司（23 FEB 2023）「【公告：月亮褲®️產品通過 PFAS 檢驗】」月亮褲^®
12. ‘OEKO-TEX® New regulations 2023 press release’. (10 JAN 2023) OEKO-TEX.
13. ‘OEKO-TEX® Standard 100’. (04 JAN 2023) OEKO-TEX.
14. van der Veen I, Schellenberger S, Hanning AC, et al. (2022) ‘Fate of Per- and Polyfluoroalkyl Substances from Durable Water-Repellent Clothing during Use’. Environmental Science & Technology, 3;56(9):5886-5897.
15. 林奕均（10 JAN 2022）〈不沾鍋、消防泡沫和速食包裝袋的祕密〉看守台灣
16. 「Kotex靠得住 月經褲M號（包裝隨機出貨）」康是美COSMED（Accessed on 18 OCT 2023）

電影中的庫伊拉，穿著厚重白色皮草，踩著紅色高跟鞋，盛氣凌人的模樣令人印象深刻。在電影《101 忠狗》中，他居然提議要收購 15 隻剛出生的小狗並做成狗皮大衣！

在如今動物保護意識高漲的社會氛圍中，許多時尚品牌都拒絕使用天然皮草作為服飾和配件的原料。除此之外，許多新聞媒體報導，飼養場裡的水獺、銀貂、兔子等動物被豢養在非常惡劣的環境。空間極為狹小，導致四肢無法正常伸展而變形、排泄物都堆積在籠子下方，惡臭無比、長期累積的恐懼讓動物們只要看見有人靠近，便會退縮到角落。

除此之外，殘忍的取皮過程也讓人頭皮發麻（上網 Google 就知道了，超可怕！晚上會做惡夢！），諸如此類的場景被社會大眾看見後， 便更加鼓吹天然皮草的不正當性，甚至有時尚名模為此喊出「I’d Rather Go Naked Than Wear Fur 」 的口號。逐漸地，隨著時代的推進和觀念的轉變，取而代之的是人造皮革的起飛。

雖然人造皮革的耐用性不比天然皮革，但是仍擁有許多天然皮革沒有的優點，例如：重量較輕、價格便宜、品質均一、花紋以及樣式較為多元等等，讓人造皮革逐漸的在時尚產業佔有一席之地。

人造皮革的發明減少了動物的苦楚，人類的文明也有了一大躍進，似乎解決解決了一大問題。但我們很可能忽略了人造皮革帶來的危害。

人造皮革是什麼？

人造皮革是一種「高分子材料」，在某些產品的包裝，我們會看到成分標示上寫著「聚 XXXXX」的成分，這些「聚 XXXXX」的成分都能統稱為高分子材料。

從微觀角度來看，高分子（polymer）是非常多個單體（monomer）透過化學反應，聚合在一起所形成的巨大分子。例如，葡萄糖是單體，而澱粉是高分子。葡萄糖透過化學反應形成鍵結，將葡萄糖分子串聯在一起，並形成澱粉。所以，如果把澱粉顆粒放大來看，會發現裡面聚集非常多長鍊的葡萄糖。

高分子材料的分子量可介於幾千到幾百萬，不同原料和不同分子量的高分子在機械性質（例如：硬度、彈性）或者應用範疇上會有所差異。市場上最常見的兩種人工皮革材料，是聚氨脂（PU）以及聚氯乙烯（PVC）。聚氨脂（PU）的機械強度高、耐磨損性佳，因此經常使用在輪胎、鞋底。而聚氯乙烯（PVC）由於便宜且易於加工，因此產品種類非常多，從保鮮膜、水管、玩具等等都可以藉由聚氯乙烯（PVC）生產而得。透過製程的設計，這兩種原料所合成的皮革，觸感和真皮最為相似，因此被廣泛使用。

在工業上，單體（monomer）原本是粉末的型態，必須透過一連串的化學反應，才能把單體一個一個串聯起來，把原本粉末的狀態轉變成人造皮革上的樹酯層。工人會將粉末倒入鍋爐、加入化學溶劑，並且根據最終產品的需求，例如：觸感、柔軟度、光澤等等，加入不同的添加劑，形成高分子溶液（樹脂層凝固前的前身），最後再藉由自動化設備進行一連串的製程，完成皮革的製作。而這些添加物與化學溶劑，正是危害環境和人體的主要原因。

怎麼做出人造皮革？

人造皮革主要是由三個部分組成：基底層、黏著劑以及樹脂層（PU 以及 PVC 等）。工廠所製造的 PU 以及 PVC 是人造皮革的最外層。

在製程的一開始，我們在機台上進行「塗布」，作為皮革的基底層。烘乾後，在基底層上方「上糊」，意即把高分子溶液（單體粉末、化學溶劑、可塑劑（plasticizer）、穩定劑（stabilizer）和黏著劑的混合溶液 ）塗在基底層上方，形成皮革最主要的樹脂層，此時的皮革已經完成了大半。接下來，陸續進行再次「烘乾」、「印刷」以及「押花揉紋」等等程序，就完成了人造皮革。在這裡要特別注意的是，幾乎每個步驟都會產生有毒氣體以及殘留有害物質在皮革當中。

那些生產過程中，不可忽視的毒害

舉例來說，無論是濕式或是乾式製程，高分子溶液最常使用的溶劑是二甲基甲醯胺（N,N Dimethylformamide, DMF）。對於大量暴露在 DMF 溶劑下的工人來說，可能會造成頭暈、嘔吐等等身體不適的症狀。而且，根據台灣及韓國的學術機構研究，在濕式合成革廠中，有超過三成的工人體內 DMF 的含量是超過法令規範，對於勞工安全造成非常大的威脅。除此之外，極性高的特性使得它難以揮發，必須用大量的清水進行清洗，造成能源的消耗以及廢水的排放，對環境的傷害不可忽視。

另外，可塑劑（plasticizer）的添加把原本 PU 和 PVC 從又脆又硬的塑膠轉變成了柔軟的皮革。常見的可塑劑有鄰苯二甲酸二（2 – 乙基己基）酯（Di（2 – ethylhexyl）phthalate, DEHP），許多研究都指出高劑量的 DEHP 對人體的肝臟等器官造成危害。美國衛生與健康服務部（Department  of Health and Human Services, DHHS）也建議 DEHP 可被歸類為人類致癌物質。

在 PVC 皮革中，由於單體的不穩定性，因此必須添加穩定劑（stabilizer）來防止皮革受到光線照射後釋出氯自由基，造成皮革的崩解。而常見的穩定劑有鉛、鋅等等的重金屬，對於環境和人體都有一定的影響。最後，當大量 PVC 皮革進入焚化爐，會產生大量 HCl 氣體和戴奧辛（Dioxins），這些物質都會對呼吸道系統等產生一定的傷害。以上提到許多皮革製程對於人體以及環境的威脅，除此之外，PVC 和 PU 等高分子也屬於石化產業，在眼下，如果繼續使用石化原料做為皮革的來源，在未來的日子，當石油能源枯竭後，產業是否受到影響？

人造皮革的利與弊，該如何取捨？

雖然，科技的進步讓皮革的製作成本大幅下降，而且讓動物們免於不人道的虐待，但是，工業的製程卻讓人體和環境暴露在有害物質當中。雖然目前，工業上已推出汙染較低的的製程，但是生產工藝和設備還不夠普及，仍然無法完全取代傳統的生產模式。

在高度工業化的 21 世紀，要讓生產效率、成本、利潤以及人類福祉達到平衡確實是件不容易的任務。希望在未來，工廠所採用的製程把對工人、消費者和環境的傷害降到最低，在這之前，除了企業要秉持社會責任，避免出售有害物質超標的商品，政府機關更應該為民眾嚴格把關。

參考資料

1. PU、PVC 對人體的威脅
2. DEHP 應列為致癌物質

為什麼衛生棉可以「超乾爽不外漏」？

衛生棉是女性的生活必需品，大家一定對「 超強吸水、十倍吸收、超乾爽」這樣的廣告詞耳熟能詳！衛生棉廣告中，也常出現一個橋段──將水直接倒在衛生棉上──用以證明其有超強吸收及保水能力。

事實上這一點都不誇張，因為在衛生棉內層當中具有極高吸水能力的「吸水性高分子」。吸水性高分子可吸收本身重量 500 倍（本身體積 30-60 倍）含量的水，當然可以超乾爽不外漏。

吸水性高分子本身不溶於水，且具有很高的保水能力。我們印象中的吸水材料如棉、紙、海綿等，是利用毛細管現象將水吸收於材的間隙；與吸水性高分子相較，其吸水能力低、保水能力也不好──受到壓力水就會流出。所以對於衛生棉、紙尿褲而言，尚且不足以把水分鎖住，並不適合作為吸水層主要材料。

「吸水性高分子」除了吸水還有什麼功能？

一個能夠用於衛生棉內的吸水材料，不但要有吸水能力，同時還要有保水能力。過去對於吸水能力的產生往往是因為水與纖維質孔隙之分子有作用力而使液體流動，但是如果要使液體不流動，就要想辦法讓水被抓住、被固定住，那麼在材料選擇的思維就不同了。

而這類吸水性高分子最早並非使用於衛生用品當中。在 1960 年代早期，美國農業部進行改善土壤保水率材料的研究，開發了能夠吸收本身重量 400 多倍水的高分子化合物，而且這類材料不會像纖維基吸收材料那樣釋放水。後來美國農業部將這項技術移轉給一些美國公司，進行進一步開發，逐漸被改良及應用於衛生用品中。

鎖住水分的保水能力，怎麼辦到的？

吸水性高分子最重要的特性是保水性。一個分子要如何擁有保水能力？

就是要有「抓」水的能力。

首先，先來介紹一下化學的基本觀念。水本身是一個分子，它是由氫原子以及氧原子所組成，分子式為 H₂O （如下圖(B)所示）。由於氫原子以及氧原子周圍都有電子存在，然而原子本身對於電子的喜好程度不同，形成化學鍵結後，會產生電荷分布不均的現象，並產生所謂的極性（如下圖(A) 所示 ）。

氧原子本身對於電子的喜好程度較高，因而較能吸引電子（喜好電子的程度在專業領域上稱之為陰電性）；氫原子本身對於電子的喜好程度則較低。當兩者形成化學鍵結合時，會引起電子的局部流動──氧原子的周圍被較多的電子圍繞，氫原子的電子局部流失，形成了帶有正／負兩極的極性狀態（如下圖 (B) 所示）。

所以水本身就是有極性的。那要如何能夠抓住水分子呢？這個答案就很明顯了，就是找一個也有極性的分子， 因為正／負會相吸的簡單原理，就會把水吸引住，水就被「抓」住了。

也就是說，如果我們能夠將具有極性特質的分子，固定於在衛生棉材料中，就能有效地將水抓住；而這類分子又不能被水給溶解出，那麼最好的選擇莫過於吸水性高分子了。

在此以常用的吸水性高分子聚丙烯酸鈉 （Sodium polyacrylate）來說明：

聚丙烯酸鈉分子式為 [-CH₂-CH(COONa)-]，而高分子在吸水前，分子的長鏈相互交纏，形成三維度的網目構造，類似交纏的毛線球。由於分子鏈段上的 -COONa 易解離（於水中分解成 –COO^– 與 Na⁺ 離子），所以 –COO^–本身會有極性，會與水分子的極性互相吸引，而將水「抓」住，（如 上圖所示）。

由於 –COO^– 本身帶負電，互相排斥之下，高分子網目擴大，吸水量隨之增加，換句話說，保水性也就提高了！如上面影片，我們可以觀察到其體積的膨脹，吸水前後體積有偌大的差異。

這也就能解釋為何衛生棉具有超強吸收及保水能力了！如今吸水性高分子被廣泛的應用在生活中，衛生棉、紙尿褲、土壤保水劑等都可一窺其蹤跡，具有龐大的商業價值，諸多廠商積極投入開發新材料並申請專利；但不論其結構變得多複雜，基本學理其實就是這樣簡單。

參考文獻 :

1. Physics LibreTests: Capacitors and Dielectrics
2. The Wire: Why Water Along the Surface of a Tank Isn’t Like the Water Inside
3. Polymers-Osmosis Magic

• 文字編輯/蔡雨辰