繊維用防水剤の歴史

繊維用防水剤の歴史

19世紀初頭には、アルミニウム石鹸とパラフィンエマルジョンを使用した防水仕上げが登場しました。この防水剤は撥水性に優れていますが、洗濯に弱いのが欠点です。1930年代には炭素鎖長の防水剤が登場しました。このタイプの防水剤はセルロース高分子と反応してセルロースエーテルを形成し、良好で長期にわたる防水特性を備えます。
1940年、米国のパトノード社は、布地の繊維をジメチルジクロロシランで処理すると、布地に優れた防水効果が得られるという特許を発行した。しかし、フッ素系防水剤を使用しない防水剤は防水加工時にHClガスが発生し、人体に悪影響を及ぼします。
1945年、米国ゼネラル・エレクトリック社のエリオットらは、布地の繊維をアルカリ水溶液に浸し、メチルシラノール酸ナトリウムで加熱した。完成した生地は優れた防水効果を持っていました。
1947年に3M社がPFOA（パーフルオロオクタン酸、分子式：C8HO2F15）を発明しました。
1950 年代初頭、アメリカの企業ダウ コーニングは、水素化ポリシロキサンとポリジメチルシロキサン (PDMS) を組み合わせました。加工された生地は防水効果が非常に優れているだけでなく、手触りも柔らかくなりました。
1951 年、デュポン社は「テフロン」を製造するために 3M 社から PFOA を購入し始めました。C8防水剤は防水性だけでなく、繊維のスタイルを損なわずに耐油性も兼ね備えた防水剤の主流となり始めています。その後、米国や日本でフッ素系防水剤の研究と応用がさらに発展しました。
1940年代にデュポン社が複合防水剤を提案しましたが、このタイプの防水剤は緑色のため、使用範囲が限られていました。1940年代後半にはシリコン系防水剤が登場しました。このタイプの防水剤は、各種合成繊維およびウール生地に特に適しており、セルロース繊維生地にも使用できます。

C8防水剤の使用禁止

C8 防水剤の製造工程では、PFOA と PFOS という 2 つの副生成物が生成されますが、これら 2 つの化学物質の有害性が徐々に確認されています。

表1 防水剤の合成プロセス 家

電解法、テロメリゼーション法に関わらず、C8 防水剤を生地に添加した後の PFOA および PFOS 含有量を 1.0 μg/m2 以下にすることは不可能であり、C8 防水剤を除去する必要があると判断されます。2006 年 12 月 17 日、欧州議会と閣僚理事会は共同でパーフルオロオクタン スルホン酸塩の販売および使用の制限に関する指令 (2006/122/EC) を発行しました。2006年、米国環境保護庁（EPA）は、デュポンを含む化学会社8社に対し、テフロンの製造に必要な中核成分であるペルフルオロオクタン酸（PFOA）の使用を中止するよう最後通告を出した。デュポン社とともに、デュポン セラミックスも EPA の注文を受けました。エラストマー社、日本の旭硝子株式会社、スイスのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ、ドイツのクラリアントなど、数多くの有名な業界大手が参加しています。

C6防水剤

C6防水剤の主成分は、PFOA、PFOSを含まないPFHS（メタ）アクリル系パーフルオロヘキシルエチルエステル共重合体です。C8防水剤の代替として最適な商品です。ただし、カーボンチェーンが短くなると防水・防油効果が低下します。C8防水剤の効果を得るには、投与量とコストを増やす必要があります。C6防水剤を受け付けず、フッ素系防水剤しか使えないアパレルブランドも多くあります。

フッ素フリー防水剤

フッ素フリー防水剤とは、PFOA、PFOSを完全にフリーにし、PFCS（パーフルオロアルキル化合物）を含まないものを指し、多くのブランドで認められています。ただし、フッ素系防水剤と比較すると、耐油性がない、耐油性がない、という2つの欠点があります。第二に、コーティングの堅牢度が低く、繊維が滑りやすい。

防水剤の市場需要

カーボンシックス防水防汚剤は、天然繊維、合成繊維、混紡繊維に優れた防水性、耐油性、防汚性を与えます。また、ポリエステルや混紡繊維の疎水性、撥油性、防汚処理にも特に適しています。耐洗濯性は 50% に達することがあります。回数を重ねると、生地のスタイルに影響を与えず、柔らかくなる加工が施されています。特殊な工業用衣類やテント、バッグなど、洗濯が必要な特殊防水分野の使用ニーズにしっかりと応えます。ヨーロッパおよび米国に輸出される生地は、APEO、PFOA、PFOS、その他の禁止物質などの関連規格に準拠しています。
現在、消費者のテキスタイルに対する要求性能はますます高くなっており、防水効果に優れたフライニットスポーツシューズや、防水、防寒、保温などの機能を備えたジャケット、クイックパフォーマンスなどの機能性テキスタイルの購入志向が高まっています。湿気を素早く吸収・発散する乾燥衣類や抗菌・防臭靴下など。

なぜ防水・防汚加工が必要なのでしょうか？

ポリエステルなどの合成繊維で作られた繊維は疎水性が高く、静電気を帯電しやすい性質があります。日常的に使用していると汚れが付着しやすく、油汚れも繊維にしっかりと付着してしまい、汚れを落としてきれいにするのが難しくなります。したがって、繊維製品が耐久性のある防水特性と帯電防止能力を備えていることは、日常生活や一部の特殊産業において非常に重要です。

防水剤の撥水原理

現在、繊維製品の防水市場の主流は、カーボン 8 およびカーボン 6 のフルオロカーボン製品です。この種の防水剤の防水性能は主に炭素鎖の長さ（つまりフッ素の含有量）に依存します。炭素鎖に埋め込まれたフッ素含有量 フッ素元素が多いほど、炭素鎖は長くなります。炭素鎖が長ければ長いほど、分子間の安定性が高まります。安定性が強くなることで、外部からの水汚れや油汚れに対する耐性も高まります。
ライフスタイルの変化、消費者の意識の高まり、高級品の需要により、防水繊維の需要が高まっています。特にワークウェアの分野では防水機能の重要性がますます高まっています。
市場で広く使用されている防水剤には、フッ素系防水剤と非フッ素系防水剤があります。フッ素系防水剤にはPFOAやPOFSなど環境や人の健康に有害な成分が含まれていますが、現時点ではフッ素系防水剤に完全に代替するものはありません。したがって、繊維防水業界では現在もフッ素系防水加工剤が「主流」となっている。現在、フッ素系防水加工剤の代替としてフッ素系防水加工剤が使用されています。安全で環境に優しいですが、耐油・防汚効果はありません。2020年にはフロン類を含む繊維製品が欧州連合などへの輸出が制限されるというニュースもあり、フッ素を含まない防水剤の製造や研究開発がますます注目されます。研究開発技術の向上により、ノンフッ素系防水加工剤がフッ素系防水加工剤を完全に代替する製品となる可能性があります。
ルマンポリマーテクノロジー株式会社（ルマン）繊維補助品は、環境に優しいフッ素フリー防水剤製品を発売します。ハイエンドのファブリックスタイルを仕上げるのに最適な付加価値オプションです。より詳細な感触の要件については、カスタマイズのために工場の技術エンジニアにお問い合わせください。