防水・防油繊維について

抽象的な。. 本稿では、主に防水・防油生地の研究と原理について解説し、主流の防水・防油生地の製造工程と試験性能を紹介します。BEGOODTEXの難燃性生地にも防水・防油技術が取り入れられており、生地を総合的に保護します。.

防水・防油繊維の概要

様々な用途や​​産業における繊維製品の使用増加に伴い、一部の特殊な生地は、もはや基本的な防水加工だけでは不十分です。防水性と耐油性を兼ね備えた生地は、汚れをはじく性能から、現在、開発の焦点となっています。生地の撥水性は、表面に接触した水滴をどれだけはじくかを示します。.

防水・防油加工剤の開発概要

ここ数年、布地の防水、耐油、防汚加工にフッ素化合物を使用するケースが著しく増加しています。米国のデュポン社は、布地の防水・耐油加工にローションを使用するという特許を初めて取得しました。1950年代には、米国の3M社が、複合パーフルオロカルボン酸クロムからなる布地処理剤を開発しました。.

防水・防油繊維における極細繊維の応用

ここ数年、極細繊維の生産が急速に発展し、超高密度織物が誕生しました。この織物は、水滴よりも小さく、水蒸気よりも大きい繊維間の隙間を持つため、防水性と通気性を両立しています。高密度織物は軽量で、柔らかく滑らかな肌触り、微細構造による優れたドレープ性を備えています。コーティングや防水加工を施さなくても高い耐水性を維持するため、繊維製品としての価値を高めています。汚れを素早く落とし、残留物を残さないのも特徴で、洗って繰り返し使うことができます。精密機械の作業場からご家庭まで、あらゆる作業に便利なクリーニングツールです。.

防水・防油繊維における蓮の葉効果の応用

蓮の葉に落ちた水は葉を浸透せず、水滴となって葉の表面を滑ります。この現象は「蓮の葉効果」として知られています。ドイツの科学者たちはこの原理を利用して、水をはじき、自ら浄化する建物用の表面コーティングを開発しました。また、蓮の効果を応用して、同様の特性を持つ衣類も開発しました。.

防水・防油繊維における超疎水性材料の応用

有機化合物やポリマーは、一般的に濡れにくいエネルギー表面を持っています。一方、酸化物、硫化物、無機塩は、濡れやすい高エネルギー表面を持っています。水の接触角が表面上で90°を超える場合、その表面は疎水性表面と分類されます。接触角が150°を超える場合、その表面は超疎水性表面と呼ばれます。このタイプの表面は、水を効果的にはじくだけでなく、油にも抵抗するため、二重の疎水性表面となります。.

防水・防油繊維における花びら効果の応用

花びらは一般的に葉のアクセサリーの一種と考えられており、外層にも毛が生えています。植物によっては、花びらの表皮細胞の外壁に模様や隆起が見られることがあります。また、花びらの表面はざらざらとした質感で、耐水性があります。さらに、花びらの表面には小さな突起が配列しており、それぞれの先端には多数の小さなひだがあります。この特徴は「効果」と呼ばれています。蓮の葉効果とは対照的に、優れた疎水性だけでなく、優れた接着性も示す別の効果があります。.

防水・防油繊維におけるナノテクノロジーの応用

ナノ粒子と呼ばれる超微粒子は、原子と従来の粒子の大きさの中間に位置するナノメートルスケールの寸法を有しています。現在、ナノ機能性材料の応用による防水性・耐油性付与が、布地や繊維製品の研究において大きな注目を集めています。布地処理には、吸引法、浸漬ロール法、コーティング法など、様々な用途で開発されています。中でも、ディッピング法は、夏秋冬シーズンに適した通気性に優れた衣料用生地、例えば男女兼用のトップス、シャツ、カジュアルウェアなどの製造に主に利用されています。.

防水・防油仕上げ機構

撥水処理の仕組み

布地表面に物質層を吸着させることで、元々高エネルギーであった表面を低エネルギー表面へと変換し、撥水加工を施すことができます。表面エネルギーが小さいほど、効果は高くなります。物質の表面エネルギーに応じて、パラフィン、シロキサン、フッ素含有化合物などを撥水加工剤として選択することができます。.

撥油選別機構

撥油加工のメカニズムは撥水加工と非常に似ていますが、要求事項は異なります。撥水加工後、生地は一定の圧力下で水の浸透に耐えることができ、水が生地を濡らさず、接触角が90°以上である必要があります。また、撥油加工では、生地が油に遭遇したときに表面に油が広がらないことのみが必要であり、このときの接触角はゼロより大きくなります。油の界面自由エネルギー値は水よりもはるかに小さいため、油をはじくという目標を達成するには、気体と固体の界面張力を低くする必要があり、通常は油の表面張力よりも低くなります。.

さまざまなポリマーの臨界表面張力
ポリマー	表面張力（MN/中サイズ）	ポリマー	表面張力（MN/中サイズ）
パラフィン撥水加工製品	29	脂肪酸	22
ポリテトラフルオロエチレン	18	ポリジクロロエチレン	40
ポリトリフルオロエチレン	22	ポリエチレンテレフタレート	43
ポリジフルオロエチレン	25	ポリエチレングリコールエステル	46
ポリフルオロエチレン	28	セルロースファイバー	72
ポリエチレン	31	ポリアミド繊維	46
ポリクロロエチレン	31	羊毛	45
ポリスチレン	33	ポリビニルアルコール	37
ポリ塩化ビニル	39	ポリ塩化ビニル繊維	37
ポリメチルメタクリレート	39	シリコン撥水加工剤	26
フッ素系撥水加工製品	10	ペルフルオロ脂肪酸（-CF3.）	6

液体の表面張力
液体	表面張力（MN/中サイズ）	液体	表面張力（MN/中サイズ）
水	72.8	ガソリン	22
80度水	62	綿実油	32.4
雨水	53	オリーブ油	32
電動エンジンオイル	30.5	ホワイトミネラルオイル	26.0
ピーナッツオイル	40	赤ワイン	45
フッ素含有界面活性剤溶液	18	ベンゼン	26
オルトヘプタン	20	フッ化炭化水素	12
牛乳、ココア	43	パラフィンオイル	33

汚れにくくお手入れが簡単なクリーニング機構

防汚機構。.

油汚染とは、油溶性汚染物質と水溶性汚染物質などを包含する概念です。この汚染源は基本的に二つあります。一つは人間の皮膚分泌物、もう一つは外部からの侵入物です。布地に防汚機能を付与する方法は、一般的に糊付け技術、フィルム加工、そして繊維の化学修飾の三つです。.

掃除や整理整頓が簡単な機構。.

親水防汚加工とは、布地の繊維の表面張力を低下させ、洗濯時に汚れがつきにくくすることで、汚れ落としを容易にすることを目的とした加工方法です。.

「三つの防衛」と「四つの防衛」組織の仕組み

繊維の防水・防油加工分野では、フッ素系加工剤と防シワ加工、難燃加工といった機能性加工剤を組み合わせることで、UVカットや抗菌などの機能を持つ多様な最終製品を生み出す研究が進んでいます。こうした流れを受けて、繊維加工における「3つの対策」と「4つの予防」という概念が生まれました。.

防水・防油繊維の製造

仕上げ工程で一般的に使用される防水剤は、主にパラフィンアルミニウム石鹸ローション、コリン四級アンモニウム塩およびステアリン酸クロム錯体、ハイポメチルメラミン誘導体、シリコーン系化合物、有機フッ素化合物で構成されています。特に有機フッ素化合物は、撥水性、撥油性、防汚性に優れていることで知られています。.

一般的な撥水加工

(1) 一時的な防水仕上げ剤

• アルミニウム石鹸とジルコニウム石鹸。.

布地を石鹸水に浸した後、酢酸アルミニウムで処理することで、アルカリ性の酢酸アルミニウムと組成不明の水酸化物が生成され、布地の表面に付着します。この方法は二段階法として知られています。.

• ワックスとワックス生地

ワックス状の物質は、固体の状態で布地に塗布して溶けるまで加熱するか、または処理目的で有機溶剤やローションに溶かした溶液として布地に塗布することができます。.

パラフィンアルミニウム石鹸は使い方が簡単で、お手頃価格です。エコ撥水剤の一種で、特に工業用繊維の防水加工に適していますが、繰り返しの洗濯には耐えられない場合があります。.

• ポリマー樹脂系撥水加工剤

利点は、布地に付着して高度な撥水性を付与できることです。欠点は、処理液が酸性であるため、特に染料で直接染色した布地では、乾燥や熱処理時にセルロース繊維布地の脆化や変色を引き起こしやすいことです。.

（２）耐久撥水加工剤

洗濯可能、ドライクリーニングに対する耐性など、生地が永続的な撥水性を備えていることを保証します。.

（3）オーガニックシリコーンオイルローション

有機ケイ素化合物は、一般的なポリマー化合物と同様の特性を示します。通気性を損なうことなく生地の耐水性を高め、さらに生地の引き裂き強度、耐腐食性、耐汚染性も向上させます。.

有機フッ素防水・防油・防汚加工

フッ素化物質は水をはじくだけでなく、表面張力が低いため、さまざまな油に対する耐性も示します。.

いくつかの仕上げ剤の比較
撥水性	耐水性	石油を拒否する	耐久性	料金	適用範囲	製品のスタイルを整理する
パラフィン	同じ	違う	違う	低い	セルロース繊維など	金属石鹸の感触、重要性の増加
トリアジンなどの反応性クラス	良い	違う	同じ	中心	セルロースファイバー	脂っこくて濃厚
撥水性	耐水性	石油を拒否する	耐久性	料金	適用範囲	製品のスタイルを整理する
シリコーン	良い	違う	同じ	中心	あらゆる種類の繊維	滑りやすい
有機フッ化物	良い	良い	良い	中〜高	あらゆる種類の繊維	柔らかく、触り心地も調整可能

汚れにくく、お手入れも簡単

防汚仕上げは通常非常に簡単です。樹脂仕上げ工程中に添加剤を加えるだけで、望み通りの効果が得られます。これらの添加剤は防汚仕上げ剤と呼ばれます。.

繊維仕上げは、主に布地の表面に持続性または中telの持続性を持つ防汚剤を塗布する工程です。また、薬剤を繊維や布地に固定する方法によって分類することもできます。.

1. 架橋固定防汚剤

架橋型・耐久性防汚剤は、繊維や布地に直接付着しません。樹脂加工剤や架橋剤と併用することで、架橋反応によって繊維と結合し、防汚性能の持続性を効果的に向上させます。.

2. ポリマーフィルム形成材料

ポリアクリル酸は、繊維表面に柔軟な皮膜を形成することで、汚れを防止し、洗濯しやすさを向上させる加工剤として使用されます。繊維素材との親和性により、滑らかな表面と優れた洗濯耐性を実現します。.

「3つの防御」と「4つの防御」の治療

有機フッ素ポリマーを使用した生地に仕上げ加工を施すことで、表面に保護コーティングが形成され、「3プルーフ」機能が追加されます。従来の「4プルーフ」仕上げ加工では、通常、「3プルーフ」加工剤と非熱傷性加工剤の2種類の液浴が必要となり、時間と手間がかかり、多くの資源を必要とします。しかし、新たな「3プルーフ」加工剤と加工プロセスの進歩により、優れた「4プルーフ」効果を実現する製品が誕生しました。.

繊維製品の防水・防油性能試験

撥水性能試験

1. 撥水性レベルテスト

生地の耐水性は、通常、AATCC 22:2014 プロトコルに基づいて、効果的に水をはじく能力を評価するテスト方法によって評価されます。.

2. 耐水圧性能試験

チューブ型水圧計をサンプルに接続して、サンプルの耐水圧を試験します。実験を行う前に、水槽と試験装置の水柱がサンプルホルダーの平面と一直線になっていることを確認してください。.

3. 布地の洗濯可能性のテスト

衣類は清潔で新鮮な状態を保つために、頻繁に洗濯する必要があります。フッ素系薬剤で処理された生地は、洗濯を重ねるごとに表面エネルギーが増加するため、耐水性・耐油性が低下する傾向があります。この洗濯しやすさは、防水・防油素材の性能を評価する上で非常に重要です。.

4. 生地の通気性試験

素材の通気性は、主に素材表面の開口部によって左右されます。開口部は、素材の織りの密度や構造によって形作られます。繊維製品の通気性は、通気性試験機を用いて試験することができます。.

撥油性能試験

コーティング表面に、表面張力の異なる様々な炭化水素から作られた共通の試験溶液を使用し、コーティングされた布地が濡れた際にどのように反応するかを観察します。布地の表面を濡らさない番号付き標準溶液に基づいて、撥油性レベルを決定します。.

お手入れ簡単性能テスト

準備のための典型的な方法としては、廃水の処理と浄化、そして合成廃水の利用が挙げられます。実験では、液滴染色法や摩擦染色法などが一般的です。.

BEGOODTEX防水・防油繊維の探求

BEGOODTEX防水生地 難燃性生地に耐久性のある保護膜を施すことで、防水性と油や汚れへの耐性を高めています。これは一般的に「三防」生地と呼ばれています。生地の表面に膜を塗布することで、毛穴を塞がずに撥水性を実現しています。これにより、生地は防水性と通気性を同時に備え、 屋外テント, カーテン、 そして 消防用防護服.