現代の織物作業服生地は、特殊な化学処理によって撥水加工が施されています。この処理によって表面張力が変化し、水が玉になって転がり落ちます。これにより、耐水性繊維、次のようなアイテムに不可欠です医療用スクラブ用ポリエステルスパンデックス生地, 医療用ウェア用TSP生地、 そしてTSP病院制服生地、しばしばTSPイージーケアファブリックこの市場は2023年には25億7,284万ドルに達しました。
重要なポイント
- 特殊コーティングにより作業服生地撥水性。これらのコーティングは生地の表面を変化させ、水滴となって転がり落ち、ドライな状態を保ちます。
- 従来の撥水剤であるPFCは、環境と健康に悪影響を及ぼします。新しい、より安全な撥水剤は、これらのリスクなしに生地を保護します。
- あなたはできる撥水加工された衣類を長持ちさせる適切に洗浄し、熱を加えてコーティングをリフレッシュしましょう。これにより、生地が水をはじくようになります。
作業服の撥水性の科学
DWR（耐久性撥水加工）について
私が見るとモダンな作業服特に生地の撥水性において、多くの革新が見られます。その秘密は、多くの場合、耐久撥水剤（DWR）と呼ばれるものにあります。DWRとは、メーカーが生地に塗布する特殊なコーティングです。このコーティングにより、生地は耐水性、つまり疎水性になります。歴史的に、DWR加工のほとんどはフッ素ポリマーを使用していました。これらのコーティングは通常非常に薄いです。メーカーは、生地を化学溶液にスプレーしたり、浸したりしてコーティングを施します。化学蒸着（CVD）を使用することもできます。CVDは、有害な溶剤の使用量が少なく、DWR素材の使用量も少ないという点で優れています。また、生地の見た目や手触りをあまり変えずに、極薄の防水層を作り出すことができます。
DWRは、素材の表面自由エネルギーを下げることで機能します。つまり、生地の表面エネルギーが水の表面張力よりも低くなるということです。水が生地に当たると、水滴となって転がり落ちます。これにより、水が生地に染み込むのを防ぎ、快適でドライな状態を保ちます。繊維の撥水性は、液体が固体表面にどれだけ付着するかによって決まります。付着が少ないほど、撥水性が高くなります。生地の耐水性は、表面の化学組成、粗さ、多孔質度、そして表面に付着している他の分子など、いくつかの要素によって決まります。密に織られた生地も撥水性を高めるのに役立ちます。微細な微粒子を加えることで、細孔の通路を減らし、液体の侵入をさらに防ぐことができます。
撥水性とは、表面張力を変化させることです。水分子は、加工された生地よりも互いにくっつく傾向があります。私たちは特殊な化学薬品を塗布することでこれを実現します。これらの化学薬品は、繊維に疎水層を形成します。この層は水滴の浸入を防ぎ、水滴は玉状になって転がり落ちます。これらの加工剤は、いくつかの方法で作用します。まず、フルオロカーボンやシリコーンなどの化学薬品が繊維の表面エネルギーを低下させます。これにより、水が広がりにくくなります。次に、高度な加工剤が微細なレベルで粗いテクスチャ表面を作り出します。これにより、水滴と生地の接触面積が減少し、水滴がさらに玉状になります。
疎水効果は表面張力を利用しています。耐水コーティングや密に織られた繊維は非極性です。つまり、水分子はそれらと結合できません。そのため、水滴は表面に留まり、自らの力で結びついています。水滴が重くなりすぎると、重力によって剥がれ落ちます。これらの疎水性化学コーティングは、スプレー塗布または浸漬処理によって施されます。布地は撥水剤を含む溶液に浸され、乾燥されます。乾燥するにつれて、シリコン、ワックス、特定のフルオロカーボンなどの化学物質が個々の繊維に結合します。これにより繊維の表面張力が変化し、水やその他の液体が布地に浸透したり付着したりしにくくなります。
疎水性の化学：PFCと代替物質
長年、撥水性（DWR）の主力製品はパーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物（PFC）でした。特に長鎖C8フルオロカーボンが標準でした。これらの化学物質は撥水性と撥油性の両方に非常に優れており、化学的および熱的安定性も高いという利点がありました。しかし、これらの物質に関連する環境および健康への懸念が明らかになりました。C8フルオロカーボンが禁止された後、短鎖C6処理が一時的な解決策となりました。
PFCsの一部であるフルオロテロマーは、危険なPFC酸に分解されることが分かっています。これはPFC汚染をさらに悪化させます。マスを使った研究では、この分解は消化によって起こる可能性があることが示されています。これは、食品汚染やヒトへの直接吸収への懸念を引き起こします。フロン業界はかつて、土壌中での分解は遅いと主張していました。しかし、EPAの調査では、はるかに速い速度が示されました。EPAは、フルオロテロマーポリマーの分解が、環境中のPFOAやその他のフッ素化合物の大きな発生源であると結論付けました。C6ベースのフルオロテロマーも、PFHxAなどのPFC酸に分解されます。PFHxAはPFOAほど危険性は低いかもしれませんが、依然として懸念事項です。この分解によって生成される他のフルオロテロマー酸は、水生生物への毒性を示しています。
PFCsは、その多くが非常にゆっくりと分解されるため、問題となっています。時間の経過とともに、人、動物、そして環境に蓄積される可能性があります。研究によると、特定のPFCsへの曝露は健康に悪影響を及ぼす可能性があります。例えば、PFCへの曝露は女子の思春期を遅らせる可能性があります。これは、将来、乳がん、腎臓病、甲状腺疾患のリスク増加につながる可能性があります。また、10代の若者の骨密度低下との関連も指摘されており、骨粗鬆症を引き起こす可能性があります。研究では、PFCへの曝露と女性の2型糖尿病リスク増加との関連が示されています。一部のPFCsは、甲状腺がんのリスクも高める可能性があります。ヒトと動物を対象とした大規模な研究では、PFCへの曝露による肝臓障害が示されています。PFCsは肝臓などの体組織に蓄積し、非アルコール性脂肪性肝疾患の一因となる可能性があります。
こうした懸念から、PFCフリーの代替品への大きな動きが見られます。現在、多くの企業が優れた選択肢を提供しています。例えば、RockgeistはXPacのCotton DuckシリーズやEcoPakの製品など、PFCフリーの生地を提供しています。Shell-Tech Free M325-SC1とShell-Tech Free 6053は、疎水性反応性ポリマーを使用した水性加工剤です。高い撥水性を備え、何度洗濯しても効果が持続します。Altopel F3®も綿や合成繊維に適した選択肢です。Schoeller Textil AGは、植物が自然に身を守る仕組みを模倣したPFCフリーのDWR加工剤、Ecorepel®を開発しました。繊維の周囲に薄い膜を形成し、水や汚れをはじきます。
その他の注目すべきPFCフリーソリューションとしては、CHTのzeroF製品とECOPERL、Rudolf GroupのBIONIC-FINISH® ECO、SarexのEcoguard-SYN（Conc）などがあります。Sciessentは、100%フッ素フリーで生分解性のCurb Water Repellent製品を提供しています。Teflon EcoEliteは、フッ素を含まない防汚技術を提供します。ダイキンは、PFCフリーの撥水加工製品Unidyne XFを提供しています。DownTekは、PFCフリーの撥水ダウンを提供しています。NEIのNanomyte SR-200ECとNICCAのNeoseedシリーズもPFCフリーです。Polartecは、生地全体のDWR加工でPFASを排除しました。Sympatexラミネートは、常にPFASとPTFEフリーです。OrganoClickの製品はPFASフリーで生分解性です。Snickers Workwearでさえ、フッ素を含まない洗濯可能な繊維防水加工を提供しています。
優れた代替素材の一つがEmpel™です。優れた撥水性を備え、主要なC0およびC6加工と比較して、わずか3分の1の吸水率です。PFASフリーで無毒性であり、Oeko-Tex®認証を取得しています。Empelは水を使わない塗布プロセスを採用しているため、汚染とエネルギー消費を削減します。繊維と分子結合を形成するため、耐久性が長持ちします。さらに、生地の柔らかさと通気性を維持し、快適な織物ワークウェア生地に不可欠な要素となっています。
作業服の織物に撥水加工を施す
産業応用プロセス
撥水加工の工業的応用は興味深いですね。メーカーは主にパッド・ドライ・キュアと呼ばれる方法を採用しています。まず、織物作業服生地溶液で処理します。この溶液には、DWR剤、バインダー、柔軟剤、触媒が含まれています。次に、ローラーで生地を圧縮し、所望の吸水率を実現します。その後、製品を乾燥させます。最後に、特定の温度と時間で硬化させます。この硬化ステップは非常に重要です。処理を活性化させるためです。例えば、乾燥は100℃から120℃で行われます。その後、150℃から180℃で硬化が行われます。多くのDWR処理は熱で活性化されることも知っています。乾燥機で弱火または中火で軽く回転させるだけで、仕上がりを若返らせることができます。これにより、生地の表面の処理がリセットされます。多くの場合、完全な再処理を必要とせずに、水滴が再び付くようになります。撥水性が低下し始めたら、洗濯表示で許可されている場合は、乾燥機の低温設定でDWRを再活性化することを検討します。ゴアテックス製品の場合は、スチームアイロンを高温設定で使用し、アイロンと衣類の間にタオルを挟むこともあります。
撥水性のための生地構造と織り方
化学処理に加え、生地の物理的構造も撥水性を高めます。生地の織り方によって大きな違いが出るようです。密に織られた生地は、織り目の粗い生地よりも自然に耐水性に優れています。糸が密に絡み合うことで、より密度の高いバリア層が形成され、水滴が浸透しにくくなります。非常に細かい、高密度に織られた作業服の生地水は隙間を見つけるのに苦労します。この物理的な抵抗力は、化学的なDWR加工と相まって、より効果的で耐久性のある撥水加工を施した衣類を生み出します。例えば、シンプルな上下の織り目を持つ平織りは、非常に密度が高くなることがあります。この密度によって、生地の毛穴のサイズが小さくなります。毛穴が小さくなれば、水が浸透する隙間も少なくなります。この密な織りと優れたDWR加工の組み合わせが、最高の保護力を生み出します。
パフォーマンス、耐久性、メンテナンス
撥水性の測定
メーカーは撥水加工が本当に効果があるかどうかをどのように判断するのか、よく不思議に思います。メーカーはいくつかの主要性能指標と試験を用いています。これらの試験は、生地がどれだけ防水性があるかを理解するのに役立ちます。
よくあるテストは静水頭試験（AATCC 127）この試験は、生地が水に浸水する前にどれだけの水圧に耐えられるかを測定するものです。生地を水柱の下に置きます。水柱の高さ（mm H₂O）で測定され、生地の耐性を示します。例えば、1000mm以上の耐水圧を持つ衣類は防水性とされています。テントや軍用装備のような過酷な環境下では、3000mm以上の耐水圧が必要です。AATCC 127試験では、電子制御ポンプを使用します。このポンプは生地の裏面に静水圧をかけます。観察ライトが水滴の検出に役立ちます。この試験は、アウトドアスポーツウェアや医療用防護具でよく使用されます。
もう一つの重要なテストはスプレー評価試験（ISO 4920:2012またはAATCC 22）この試験は、生地の表面の濡れに対する耐性を評価するものだと思います。管理された条件下で、張った生地のサンプルに水を噴霧します。そして、濡れた模様を目視で評価します。評価スケールは0（完全に濡れている）から100（水滴が付着していない）までです。海外のバイヤーは、アウトドアジャケットに90以上のグレードを要求することがよくあります。この試験は、様々な生地の仕上げの耐水性を評価するのに役立ちます。結果は、繊維、糸、生地の構造、仕上げによって異なります。
他の検査も全体像を把握するのに役立っています生地の性能:
- 落下試験: 水がどのように玉になって表面から転がり落ちるかを確認します。
- 吸収性試験（スポットテスト）: 生地がどのくらい水を吸収するかを見るために使います。
- AATCC 42: これはグラム単位で水の浸透度を測定します。例えば、医療用ガウンの場合は1.0 g/m未満が必要になる場合があります。
- ブンデスマン試験（DIN 53888）: 吸水率と耐摩耗性の両方を決定します。作業服や耐久性の高い繊維に適しています。
撥水性以外にも、全体的なパフォーマンスのための生地特性:
- GSM（平方メートルあたりのグラム数）: これは生地の重さを知らせてくれます。
- 破裂強度: 引き裂き強度を確認します。
- 抗張力: 生地が破れる前にどれだけの力に耐えられるかを測定します。
- 耐摩耗性（ASTM D4966、マーチンデール摩耗試験機）: 生地が摩擦による摩耗にどれだけ耐えられるかを示します。
- 通気性: 通気性を重視して選びました。
- 洗濯堅牢度（ISO 105 C03）: 洗濯後も色落ちしにくい仕様です。
- 耐水性（ISO 105 E01）: 濡れた状態での色の安定性を確認します。
- 汗に対する色堅牢度（ISO 105-E04）: 汗が色に影響するかどうか確認するために使用します。
- 摩擦堅牢度（ISO-105-X 12）: こすったときに色がどれだけ移るかを測定します。
作業服については、EN 343規格（英国）この規格は衣服全体を評価します。生地と縫い目の耐水性、衣服の構造、性能、通気性を考慮します。衣服は耐水性と通気性の両方において、クラス1からクラス4の4つのクラスに分類されます。クラス4は最高の保護性能を備えています。この規格は、信頼できる撥水性織物作業服生地を選ぶ際に非常に役立ちます。
仕上げの耐久性に影響を与える要因
最高の撥水加工でも永久に持続するわけではないことを学びました。撥水加工の耐久性にはいくつかの要因が影響します。これらを理解することで、作業服をより適切にメンテナンスできるようになります。
大きな問題の一つは汚染ワックスやシリコンなどのDWR加工は、汚れや油分に簡単に汚染されます。この汚染により、これらの加工の効果が急速に失われます。DWRが劣化すると、生地の表面が湿っぽくなります。そのため、衣服に水が浸透していなくても、肌に触れると湿ったような感覚が残ります。この効果の低下は、衣服の機能寿命を縮めます。
摩耗防水性も重要な役割を果たします。自然な摩擦や繰り返しの使用は、防水衣類に摩耗や劣化を引き起こします。この摩耗により、時間の経過とともにDWR加工が剥がれ落ちる箇所が現れます。岩などによる過度の摩耗、ヒップベルトやショルダーストラップとの繰り返しの接触、あるいは頻繁な洗濯は、DWRの性能を低下させます。このような状況になると、DWRの再加工が必要になります。
不適切洗濯方法DWR加工に深刻なダメージを与える可能性があります。一般的な洗濯洗剤はDWRの特性を破壊し、化学残留物を残してしまうことが分かりました。この残留物は生地の重量の2%まで蓄積されることもあり、香料、紫外線増白剤、塩、界面活性剤、加工助剤、洗濯機用潤滑剤、油脂、ポリマーなどで構成されています。この残留物は生地を硬くし、繊維を束ね、DWR加工のフッ素ポリマーを覆います。水滴になるのを防ぎ、生地に浸透させます。柔軟剤は残留物を増やすことで、この問題をさらに悪化させます。
テクニカルアウターウェア用に設計されたpH中性の洗剤の使用を常にお勧めしています。これらの洗剤は水性で生分解性があり、染料、増白剤、光沢剤、香料は含まれていません。敏感肌用の洗剤は、衣類にも安全であることが多いです。従来の洗剤、漂白剤、柔軟剤、ドライクリーニングは避けてください。これらは毛穴を詰まらせ、DWRコーティングを損傷し、防水性／透湿性が低下する可能性があります。
撥水性作業服の寿命を延ばすために、私は特定のメンテナンス方法に従っています。
- 再活性化このプロセスにより、撥水加工本来の撥水性が復元されます。熱と時間がかかります。洗濯表示に許可されている場合は、低温で約30分間タンブル乾燥することで、この効果が得られます。乾燥機が早く停止した場合は、濡れたタオルで拭くと効果的です。生地から水滴が落ちれば、撥水加工の復元は成功です。また、乾いた衣類にスチームを使わず、低温でアイロンをかけることもできます。アイロンと衣類の間にタオルを挟んでください。
- 含浸: これにより、撥水・防汚層が再生されます。この層は摩耗により時間の経過とともに薄れていきます。洗濯・乾燥後に水滴が落ちなくなった場合は、再浸透処理が必要です。洗濯機の弱水流コースで専用の洗剤を使用することもできます。あるいは、衣類に浸透スプレーを吹き付けるか、手洗い時に専用の洗剤を使用することもできます。
- 一般的なケア作業服は、しみ込ませる前に必ず柔軟剤を使わずに洗濯します。生地としみ込ませ剤の両方の洗濯表示に従ってください。
撥水加工技術の進化を目の当たりにしてきました。今では、高性能と環境への配慮が両立しています。継続的なイノベーションによって、作業員にとって効果的で安全なソリューションが常に提供されています。こうした加工を理解することで、最適な作業服を選び、維持することができ、耐久性と快適性を確保できます。
よくある質問
DWR とは何ですか?
私はDWRを次のように定義しています耐久性撥水特殊なコーティングです。このコーティングにより、生地は耐水性になります。
PFC が懸念されるのはなぜですか?
PFCが懸念されていることは承知しています。環境中に蓄積し、健康問題にもつながります。
DWR を再アクティブ化するにはどうすればよいですか?
DWR（耐久撥水）は熱で再生します。乾燥機は低温で使用しています。アイロンも使えます。
投稿日時: 2025年10月21日