繊維防水剤の歴史

繊維防水剤の歴史

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用いた防水加工が登場しました。この防水剤は優れた撥水性を有していましたが、洗濯に弱いという欠点がありました。1930年代には、長炭素鎖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、優れた防水性能と持続性を有します。
1940年、米国のパトノード社は、ジメチルジクロロシランで布地繊維を処理すると優れた防水効果が得られるとする特許を取得しました。しかし、フッ素を含まない防水剤を使用した防水処理では、人体に有害なHClガスが発生します。
1945年、アメリカのゼネラル・エレクトリック社のエリオットらは、布の繊維をアルカリ水溶液に浸し、メチルシラノレートナトリウムを加えて加熱処理しました。その結果、優れた防水効果を持つ布が生まれました。
1947年、3M社は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、アメリカのダウコーニング社は、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。この処理によって得られた布地は、優れた防水効果を発揮するだけでなく、手触りも柔らかくなりました。
1951年、デュポン社は3M社からPFOAを購入し、「テフロン」の製造を開始しました。C8防水剤は防水性だけでなく、耐油性も備え、繊維の風合いに影響を与えないことから、防水剤の主流となり始めました。その後、フッ素系防水剤の研究と応用は、米国と日本でさらに発展しました。
1940年代、デュポン社は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だったため、使用範囲が限られていました。1940年代後半には、シリコーン防水剤が登場しました。このタイプの防水剤は、特に様々な合成繊維やウール織物に適しており、セルロース繊維織物にも使用できます。

C8防水剤の禁止

C8防水剤の製造工程では、PFOAとPFOSという2つの副産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きました。

表1 防水剤の合成プロセス 家

電気分解法やテロメリゼーション法のいずれの方法で製造したとしても、C8防水剤を生地に添加した後のPFOAとPFOSの含有量を1.0μg/m2未満にすることは不可能であるため、C8防水剤を除去する必要があるとされています。 2006年12月17日、欧州議会と閣僚理事会は共同で、ペルフルオロオクタンスルホン酸の販売および使用の制限に関する指令（2006/122/EC）を公布しました。 2006年、米国環境保護庁（EPA）は、デュポンを含む8つの化学会社に、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命じる最後通牒を発令しました。 デュポンに加えて、デュポンセラミックスもEPAの命令を受けました。 エラストマーズカンパニー、日本の旭硝子、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、多くの有名な業界大手もPFOAの使用を中止しました。

C6防水剤

C6防水剤の主成分はPFHS（メタ）アクリル酸パーフルオロヘキシルエチルエステル共重合体で、PFOAとPFOSを含みません。C8防水剤の代替として最適な製品です。しかし、炭素鎖が短いほど防水・防油効果が低下します。C8防水剤の効果を得るには、使用量とコストを増やす必要があります。また、C6防水剤を承認せず、フッ素フリー防水剤のみを使用するアパレルブランドも数多くあります。

フッ素フリー防水剤

フッ素フリー防水剤は、PFOAとPFOSを一切含まず、PFCS（パーフルオロアルキル化合物）も含まないため、多くのブランドで認知されています。しかし、フッ素系防水剤と比較すると、2つの欠点があります。1つ目は耐油性が低いこと、2つ目はコーティングの堅牢度が低く、繊維が滑りやすいことです。

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、混紡織物に優れた防水性、防油性、防汚性を付与します。特にポリエステルや混紡織物の疎水・撥油・防汚加工に適しており、50%以上の洗濯耐性を達成できます。また、加工後の風合いや柔らかさも損なわれません。特殊工業服、テント、バッグなど、洗濯が求められる特殊防水分野の用途ニーズに十分対応しています。欧米に輸出される生地は、APEO、PFOA、PFOSなどの使用禁止物質に関する関連基準に適合しています。
現在、消費者の繊維製品に対する性能要求はますます高くなっており、優れた防水効果を持つフライニットのスポーツシューズ、防水、防寒、保温などの機能を持つジャケット、水分を素早く吸収・発散させる速乾性の衣類、抗菌・防臭加工の靴下など、機能性繊維を購入する傾向が高まっています。

防水・防汚加工はなぜ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、静電気を帯びやすい性質があります。日常の使用中に汚れが付着しやすく、油汚れも繊維にしっかりと付着するため、汚れを落としにくく、清潔に保つことが困難です。そのため、日常生活や一部の特殊産業において、繊維製品には耐久性のある防水性と帯電防止性が非常に重要です。

防水剤の撥水原理

現在、繊維製品の防水加工市場で主流となっているのは、カーボン8系およびカーボン6系のフッ素系製品です。このタイプの防水剤の防水性能は、主に炭素鎖の長さ（つまりフッ素含有量）に依存します。炭素鎖に含まれるフッ素含有量が多いほど、炭素鎖は長くなります。炭素鎖が長いほど、分子間の安定性が高まります。安定性が強くなるにつれて、外部からの水や油汚れに対する耐性も向上します。
ライフスタイルの変化、消費者意識の高まり、そしてハイエンド志向の高まりにより、防水繊維の需要は高まっています。特に作業服の分野では、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は、フッ素系防水剤とフッ素フリー防水剤です。フッ素系防水剤には、PFOA、POFSなど、環境や人体に有害な成分が含まれていますが、現在のところフッ素系防水剤の完全な代替品はありません。そのため、現在、繊維防水業界では、フッ素系防水加工剤が依然として「主流」となっています。フッ素フリー防水加工剤は現在、フッ素系防水加工剤の代替品です。安全で環境に優しいですが、防油・防汚効果はありません。2020年には、欧州連合などの国へのフロンを含む繊維の輸出が制限されるというニュースがあります。そうなると、フッ素フリー防水剤の生産と研究開発はますます注目されるでしょう。研究開発技術の向上に伴い、フッ素フリー防水剤は、フッ素系防水加工剤を完全に置き換える製品に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（LeMan）繊維助剤は、環境に優しいフッ素フリー防水剤製品を発売しました。高級ファブリックスタイルの仕上げに最適な付加価値オプションです。より詳細な質感のご要望は、当社工場の技術エンジニアまでお問い合わせください。