تاريخ عوامل العزل المائي للمنسوجات

تاريخ عوامل العزل المائي للمنسوجات

في بداية القرن التاسع عشر، ظهرت مواد التشطيب العازلة للماء باستخدام صابون الألومنيوم ومستحلب البارافين. يتميز هذا العامل العازل بخصائص جيدة لطرد الماء، إلا أن عيبه يكمن في عدم مقاومته للغسيل. في ثلاثينيات القرن العشرين، ظهرت عوامل مانعة لتسرب الماء ذات سلسلة كربونية طويلة. يتفاعل هذا النوع من عوامل المانعة لتسرب الماء مع جزيئات السليلوز الكبيرة لتكوين إيثر السليلوز، الذي يتميز بخصائص مانعة لتسرب الماء جيدة وطويلة الأمد.
في عام ١٩٤٠، أصدرت شركة باتنود الأمريكية براءة اختراع تنص على أن معالجة ألياف القماش بمادة ثنائي ميثيل ثنائي كلورو السيلان تُعطي نتائج جيدة في مقاومة الماء. إلا أنه أثناء عملية العزل المائي باستخدام عوامل عزل خالية من الفلور، ينبعث غاز حمض الهيدروكلوريك، وهو ضار بصحة الإنسان.
في عام ١٩٤٥، قام إليوت وآخرون من شركة جنرال إلكتريك في الولايات المتحدة بنقع ألياف قماش في محلول مائي قلوي، ثم سخنوها باستخدام ميثيل سيلانولات الصوديوم. وقد تميّز القماش النهائي بخصائص ممتازة في مقاومة الماء.
في عام 1947، اخترعت شركة 3M مادة PFOA (حمض البيرفلورو الأوكتانويك، الصيغة الجزيئية: C8HO2F15).
في أوائل خمسينيات القرن العشرين، قامت شركة داو كورنينج الأمريكية بدمج بولي سيلوكسان المهدرج مع بولي دايميثيل سيلوكسان (PDMS). ولم يقتصر تأثير هذا النسيج المُعالَج على مقاومة الماء بشكل ممتاز فحسب، بل أصبح ناعمًا أيضًا عند اللمس.
في عام ١٩٥١، بدأت شركة دوبونت بشراء حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) من شركة 3M لإنتاج "التفلون". عامل العزل المائي C8 ليس مقاومًا للماء فحسب، بل مقاومًا للزيوت أيضًا، دون التأثير على مظهر المنسوجات، وأصبح من أكثر عوامل العزل المائي شيوعًا. لاحقًا، تطورت أبحاث وتطبيقات عوامل العزل المائي المحتوية على الفلور في الولايات المتحدة واليابان.
في أربعينيات القرن الماضي، اقترحت شركة دوبونت مادة عازلة للماء معقدة، إلا أن لونها كان أخضر، مما حدّ من نطاق استخدامها. في أواخر الأربعينيات، ظهرت مواد عازلة للماء من السيليكون. يُعدّ هذا النوع من المواد العازلة مناسبًا بشكل خاص لمختلف أنواع أقمشة الألياف الصناعية والصوف، ويمكن استخدامه أيضًا مع أقمشة ألياف السليلوز.

حظر مادة C8 المقاومة للماء

ستنتج عملية إنتاج عامل العزل المائي C8 منتجين ثانويين، PFOA وPFOS، وقد تم تأكيد ضرر هاتين المادتين الكيميائيتين تدريجيًا.

الجدول 1 عملية تركيبية لمادة العزل المائي بيت

بغض النظر عن طريقة التحليل الكهربائي أو طريقة التيلومير، يستحيل خفض محتوى حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) وحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOS) إلى أقل من 1.0 ميكروغرام/متر مربع بعد إضافة عامل العزل المائي C8 إلى القماش، مما يستلزم التخلص من عامل العزل المائي C8. في 17 ديسمبر/كانون الأول 2006، أصدر البرلمان الأوروبي ومجلس الوزراء معًا التوجيه بشأن القيود المفروضة على بيع واستخدام بيرفلورو الأوكتان سلفونات (2006/122/EC). في عام 2006، أصدرت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) إنذارًا نهائيًا يأمر ثماني شركات كيميائية، بما في ذلك شركة دوبونت، بالتوقف عن استخدام بيرفلورو الأوكتانوات (PFOA)، وهو المكون الأساسي اللازم لصنع التيفلون. وإلى جانب دوبونت، تلقت شركة دوبونت سيراميكس أيضًا هذا الأمر من وكالة حماية البيئة. عدد من عمالقة الصناعة المعروفين مثل شركة Elastomers، وشركة Asahi Glass Co.، Ltd. من اليابان، وشركة Ciba Specialty Chemicals من سويسرا، وشركة Clariant من ألمانيا.

عامل مقاوم للماء C6

المكون الرئيسي لعامل العزل المائي C6 هو كوبوليمر إيثيل إستر بيرفلوروهكسيل (ميث) أكريليك PFHS، وهو خالٍ من حمضي PFOA وPFOS. يُعد هذا المنتج الأمثل كبديل لعامل العزل المائي C8. مع ذلك، كلما قصرت سلسلة الكربون، قلّ تأثيره المقاوم للماء والزيت. لتحقيق تأثير عامل العزل المائي C8، من الضروري زيادة الجرعة والتكلفة. كما أن العديد من ماركات الملابس لا تقبل عوامل العزل المائي C6، ولا تستخدم سوى عوامل عزل خالية من الفلور.

عامل عزل مائي خالٍ من الفلور

يمكن أن تكون عوامل العزل المائي الخالية من الفلور خالية تمامًا من حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) وحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOS)، ولا تحتوي على مركبات بيرفلورو الأوكتانويك (PFCS). وتتزايد شهرة هذه العوامل لدى العديد من العلامات التجارية. ومع ذلك، بالمقارنة مع عوامل العزل المائي المحتوية على الفلور، فإن لها عيبين: أولًا، أنها غير مقاومة للزيت؛ ثانيًا، ثبات الطلاء ضعيف، وسهولة انزلاق الألياف.

الطلب في السوق على مواد العزل المائي

يُعطي عامل الكربون السداسية المقاوم للماء والتآكل خصائص ممتازة في مقاومة الماء والزيت والتآكل للألياف الطبيعية والاصطناعية والمنسوجات المختلطة. كما أنه مناسب بشكل خاص لمعالجة البوليستر والمنسوجات المختلطة بخصائص مقاومة للماء والزيت والتآكل؛ حيث تصل نسبة مقاومته للغسيل إلى 50%. مرات أو أكثر، دون أن يؤثر على مظهر القماش، كما أن ملمسه ناعم. يُلبي تمامًا احتياجات الاستخدام في مجالات مقاومة الماء الخاصة ذات المتطلبات القابلة للغسل، مثل الملابس الصناعية الخاصة والخيام والحقائب؛ وتتوافق الأقمشة المُصدّرة إلى أوروبا والولايات المتحدة مع المعايير ذات الصلة، مثل APEO وPFOA وPFOS وغيرها من المواد المحظورة.
في الوقت الحاضر، لدى المستهلكين متطلبات أداء أعلى وأعلى للمنسوجات، ويميل المستهلكون بشكل متزايد إلى شراء المنسوجات الوظيفية، مثل الأحذية الرياضية المحبوكة ذات التأثيرات المقاومة للماء الممتازة، والسترات ذات الخصائص المقاومة للماء والبرد والدفء وغيرها، والملابس سريعة الجفاف التي تمتص الرطوبة بسرعة وتزيلها، بالإضافة إلى الجوارب المضادة للبكتيريا والرائحة، إلخ.

لماذا نحتاج إلى العزل المائي والمضاد للأوساخ؟

تتميز المنسوجات المصنوعة من الألياف الاصطناعية، مثل البوليستر، بمقاومة عالية للماء وسهولة شحنها بالكهرباء الساكنة. وهي عرضة لتراكم الأوساخ عليها أثناء الاستخدام اليومي، كما تلتصق بها الأوساخ الزيتية بقوة، مما يُصعّب إزالتها وتنظيفها. لذلك، من الضروري أن تتمتع المنسوجات بخصائص مقاومة للماء والكهرباء الساكنة، وذلك في الحياة اليومية وفي بعض الصناعات المتخصصة.

مبدأ طارد المياه لعامل العزل المائي

حاليًا، السوق الرئيسية لعزل المنسوجات هي منتجات فلوروكربون الكربون 8 و6. يعتمد أداء هذا النوع من عوامل العزل المائي بشكل أساسي على طول سلسلة الكربون (أي محتوى الفلورايد). كلما زادت عناصر الفلورايد في سلسلة الكربون، زادت طول سلسلة الكربون. وكلما طالت سلسلة الكربون، زاد ثبات الجزيئات. ومع ازدياد قوة الثبات، تزداد أيضًا قدرتها على مقاومة بقع الماء والزيت الخارجية.
مع تغيّر أنماط الحياة، وتزايد وعي المستهلكين، والطلب المتزايد على المنتجات الفاخرة، يتزايد الطلب على المنسوجات المقاومة للماء. وتزداد أهمية هذه المنسوجات، لا سيما في مجال ملابس العمل، في هذا المجال.
عوامل العزل المائي المستخدمة على نطاق واسع في السوق هي عوامل العزل المائي الفلوروكربونية وعوامل العزل المائي الخالية من الفلور. على الرغم من أن عوامل العزل المائي الفلوروكربونية تحتوي على حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) وحمض بوليفلورو الأوكتانويك (POFS) ومكونات أخرى ضارة بالبيئة وصحة الإنسان، إلا أنه لا يوجد حاليًا بديل كامل لعوامل العزل المائي الفلوروكربونية. لذلك، لا تزال عوامل التشطيب المقاومة للماء الفلوروكربونية تُعدّ حاليًا "القوة الرئيسية" في صناعة العزل المائي للمنسوجات. تُعد عوامل التشطيب المقاومة للماء الخالية من الفلور حاليًا بديلاً لعوامل التشطيب المقاومة للماء الفلوروكربونية. على الرغم من أنها آمنة وصديقة للبيئة، إلا أنها لا تُسبب تأثيرات مقاومة للزيوت أو الأوساخ. هناك أنباء عن حظر تصدير المنسوجات التي تحتوي على الفلوروكربونات إلى دول مثل الاتحاد الأوروبي في عام 2020. بعد ذلك، سيحظى إنتاج وبحث وتطوير عوامل العزل المائي الخالية من الفلور باهتمام متزايد. مع تطور تكنولوجيا البحث والتطوير، قد تُصبح عوامل العزل المائي الخالية من الفلور منتجًا يحل محل عوامل التشطيب المقاومة للماء الفلوروكربونية تمامًا.
شركة ليمان لتكنولوجيا البوليمر المحدودة (ليمان) تُطلق منتجات عازلة للماء صديقة للبيئة وخالية من الفلور. الخيار الأمثل ذو القيمة المضافة لتشطيب أنماط الأقمشة الفاخرة! لمزيد من متطلبات الملمس، يُرجى التواصل مع المهندسين الفنيين في مصنعنا للتخصيص.