섬유 방수제의 역사

섬유 방수제의 역사

19세기 초, 알루미늄 비누와 파라핀 에멀젼을 이용한 방수 마감이 등장했습니다. 이 방수제는 발수성은 우수했지만 세척에 약하다는 단점이 있었습니다. 1930년대에는 장쇄 탄소 방수제가 개발되었습니다. 이 방수제는 셀룰로오스 고분자와 반응하여 셀룰로오스 에테르를 형성하는데, 이는 우수하고 오래 지속되는 방수 특성을 지닙니다.
1940년, 미국의 패트노드(Patnode)사는 직물 섬유를 디메틸디클로로실란으로 처리하면 직물이 우수한 방수 효과를 갖게 된다는 특허를 출원했습니다. 그러나 불소계가 아닌 방수제를 사용하는 방수 공정에서는 염산(HCl) 가스가 발생하는데, 이는 인체에 ​​유해합니다.
1945년, 미국의 제너럴 일렉트릭(GE) 소속 엘리엇과 그의 동료들은 직물 섬유를 알칼리성 수용액에 담근 후 메틸실라놀산나트륨과 함께 가열했습니다. 이렇게 만들어진 직물은 우수한 방수 효과를 보였습니다.
1947년, 3M사는 PFOA(퍼플루오로옥탄산, 분자식: C8HO2F15)를 발명했습니다.
1950년대 초, 미국의 다우 코닝(Dow Corning)사는 수소화 폴리실록산과 폴리디메틸실록산(PDMS)을 결합했습니다. 이렇게 처리된 직물은 방수 효과가 매우 뛰어날 뿐만 아니라 촉감도 부드러워졌습니다.
1951년, 듀폰은 3M사로부터 PFOA를 구매하여 "테플론"을 생산하기 시작했습니다. C8 방수제는 방수뿐 아니라 방유 기능까지 갖추고 섬유의 스타일을 해치지 않아 방수제의 주류로 자리 잡기 시작했습니다. 이후 미국과 일본에서 불소 함유 방수제에 대한 연구와 응용이 더욱 발전되었습니다.
1940년대에 듀폰은 복합 방수제를 제안했지만, 이 방수제는 녹색을 띠어 사용 범위가 제한적이었습니다. 1940년대 후반에 실리콘 방수제가 등장했습니다. 이 방수제는 다양한 합성 섬유 및 양모 직물에 특히 적합하며, 셀룰로오스 섬유 직물에도 사용할 수 있습니다.

C8 방수제 사용 금지

C8 방수제의 생산 과정에서는 PFOA와 PFOS라는 두 가지 부산물이 생성되는데, 이 두 화학물질의 유해성이 점차적으로 확인되고 있습니다.

표 1 방수제 합성 공정 집

전기분해법이든 텔로머화법이든, C8 방수제를 직물에 첨가한 후에는 PFOA 및 PFOS 함량을 1.0 μg/m2 미만으로 낮추는 것이 불가능하므로 C8 방수제를 제거해야 한다는 결론이 나왔습니다. 2006년 12월 17일, 유럽 의회와 각료 이사회는 과불화옥탄설포네이트의 판매 및 사용 제한에 관한 지침(2006/122/EC)을 공동으로 발표했습니다. 2006년 미국 환경보호청(EPA)은 듀폰을 포함한 8개 화학 회사에 테프론 제조에 필요한 핵심 성분인 과불화옥탄에이트(PFOA) 사용을 중단하라는 최후통첩을 내렸습니다. 듀폰과 함께 듀폰 세라믹스도 EPA의 명령을 받았으며, 엘라스토머스, 일본의 아사히 유리, 스위스의 시바 특수화학, 독일의 클라리언트 등 여러 유명 업계 대기업들이 해당 명령을 받았습니다.

C6 방수제

C6 방수제의 주성분은 PFHS(메트)아크릴산 퍼플루오로헥실 에틸 에스테르 공중합체로, PFOA와 PFOS를 함유하지 않습니다. 이는 C8 방수제를 대체할 수 있는 가장 이상적인 제품입니다. 그러나 탄소 사슬이 짧을수록 방수 및 방유 효과가 떨어집니다. C8 방수제와 같은 효과를 얻으려면 사용량과 비용을 늘려야 합니다. 또한 C6 방수제를 허용하지 않고 불소계가 없는 방수제만 사용해야 하는 의류 브랜드도 많습니다.

불소 무함유 방수제

불소 무함유 방수제는 PFOA와 PFOS가 전혀 함유되어 있지 않고, PFCS(과불화알킬 화합물)도 포함하지 않습니다. 이러한 제품은 점점 더 많은 브랜드에서 사용되고 있습니다. 그러나 불소 함유 방수제와 비교했을 때 두 가지 단점이 있습니다. 첫째, 내유성이 떨어집니다. 둘째, 코팅의 견뢰도가 낮아 섬유가 미끄러지기 쉽습니다.

방수제에 대한 시장 수요

탄소 6계 방수 및 방오제는 천연 섬유, 합성 섬유 및 혼방 직물에 탁월한 방수, 방유 및 방오 기능을 부여합니다. 특히 폴리에스터 및 혼방 직물의 소수성, 발유성 및 방오 처리에 적합하며, 50% 이상의 세탁에도 원단의 스타일이나 촉감에 영향을 주지 않습니다. 특수 산업용 의류, 텐트, 가방 등 세탁이 가능한 특수 방수 분야에 적합하며, 유럽과 미국으로 수출되는 원단은 APEO, PFOA, PFOS 등 금지 물질에 대한 관련 기준을 준수합니다.
현재 소비자들은 섬유 제품의 성능에 대한 요구 조건이 점점 높아지고 있으며, 방수 효과가 뛰어난 플라이니트 운동화, 방수, 방한, 보온 등의 기능을 갖춘 재킷, 수분을 빠르게 흡수하고 배출하는 속건성 의류, 항균 및 탈취 기능이 있는 양말 등 기능성 섬유 제품을 구매하는 경향이 증가하고 있습니다.

방수 및 방오 처리가 필요한 이유는 무엇일까요?

폴리에스터와 같은 합성 섬유로 만들어진 직물은 소수성이 매우 강하고 정전기가 쉽게 발생합니다. 일상생활에서 먼지가 쉽게 묻고, 기름때는 섬유에 단단히 달라붙어 제거하고 세척하기 어렵습니다. 따라서 일상생활과 일부 특수 산업 분야에서는 직물에 내구성이 뛰어난 방수성과 정전기 방지 기능이 매우 중요합니다.

방수제의 발수 원리

현재 섬유용 방수제 시장에서 주류를 이루는 제품은 탄소8 및 탄소6 불소수지 제품입니다. 이러한 방수제의 방수 성능은 주로 탄소 사슬의 길이(즉, 불소 함량)에 따라 결정됩니다. 탄소 사슬에 포함된 불소 함량이 높을수록, 즉 불소 원소가 많을수록 탄소 사슬이 길어집니다. 탄소 사슬이 길어질수록 분자 간 안정성이 높아지고, 안정성이 강해질수록 외부의 물과 기름 얼룩에 대한 저항력도 향상됩니다.
생활 방식의 변화, 소비자의 인식 제고 및 고급 수요 증가로 인해 방수 섬유에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 특히 작업복 분야에서 방수 기능은 점점 더 중요해지고 있습니다.
시중에 널리 사용되는 방수제는 불소계 방수제와 무불소계 방수제입니다. 불소계 방수제는 PFOA, POFS 등 환경과 인체에 유해한 성분을 함유하고 있지만, 현재까지 불소계 방수제를 완전히 대체할 수 있는 제품은 없습니다. 따라서 현재 섬유 방수 산업에서 불소계 방수 마감제는 여전히 주류를 이루고 있습니다. 무불소계 방수 마감제는 불소계 방수 마감제의 대안으로 주목받고 있습니다. 안전하고 친환경적이라는 장점이 있지만, 내유성 및 방오성은 떨어집니다. 2020년부터 유럽연합(EU) 등 일부 국가에서 불소계 성분이 함유된 섬유 제품의 수출이 제한될 것이라는 전망이 나오면서, 무불소계 방수제의 생산 및 연구 개발에 대한 관심이 더욱 높아질 것으로 예상됩니다. 연구 개발 기술이 향상됨에 따라 무불소계 방수제는 불소계 방수 마감제를 완전히 대체하는 제품으로 자리매김할 가능성이 있습니다.
르만 폴리머 테크놀로지(LeMan Polymer Technology Co., Ltd.) 섬유 보조제에서 친환경 불소 무첨가 방수제를 출시했습니다. 고급 원단 마감에 최적의 부가가치를 더해줍니다! 더욱 다양한 촉감을 원하시면 저희 공장 기술 엔지니어에게 문의하여 맞춤 제작을 의뢰하십시오.