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綿織物のシリカゾル疎水整理
時間の追加: 2020-09-25 ブラウズ数:
   

超疎水表面とは通常、材料と水の接触角が150°を超える表面を指し、水に対して極めて大きな反発力があり、自己洗浄、凍結防止、腐食防止などの面で広い応用の将来性がある。超疎水織物は優れた防水、汚染防止、自己洗浄、耐久性などの特性を持ち、防護服、靴、テント、寝袋などの方面に広く応用されている。


現在、超疎水性織物を製造するには主に2種類の方法がある:1つは「ハスの葉の原理」をシミュレーションして表面に微納粗構造を構築すること、第二に、低表面エネルギー物質を利用して撥水整理を行い、織物の臨界表面張力を下げ、疎水目的を達成する。低表面エネルギー化合物の中で、フッ素炭素化合物は非常に優れた疎水性を持っているが、フッ素炭素化合物は一定の生物蓄積性を持っており、生態環境に危害を及ぼし、価格が高い。WenzelとCassie理論によると、マイクロナノ構造を有する粗面は見かけの接触角の増大を実現でき、それによって材料表面の疎水性の向上に有利であるため、材料表面に安価な無機ナノ材料を導入することによって、織物表面の見かけの構造寸法をマイクロナノスケールに到達させ、粗面化することは織物の疎水性を高める有効な方法の一つである。


ナノSiO 2は現在、超疎水性表面のマイクロナノ粗構造を構築する上で応用が多い無機材料であり、ナノSiO 2を用いて織物を疎水整理することも近年の研究の焦点である。


シリカゾルによって整理された織物表面には明らかな粒子の突起があり、ナノSiO 2球型粒子は明らかであり、ナノSiO 2粒子は綿織物表面に付着し、繊維表面に被覆され、綿織物表面の粗さを顕著に高めることができる。Cassieモデルによると、ミクロナノ構造化粗面の構造尺度が表面液滴の尺度より小さく、見かけ上の液固接触面は固体と気体から構成され、固体の面積が小さいほど粗面の見かけ接触角が大きくなるため、ミクロナノ化SiO 2粒子の織物表面への分布は液滴接触可能な固体面積を未整理織物表面より小さくし、綿織物疎水効果を高めた。SiO 2担持ポリエステル織物の表面にも大量のSiO 2粒子が存在し、ポリエステル織物の表面粗さを向上させ、しかもシリカゾルはポリエステル繊維の間に気孔形態を形成し、織物の疎水性の向上に有利である。


ナノSiO 2を織物に整理する過程は多くの要素の影響を受け、過程要素の良好な制御は安価なシリカゾルと簡単で実行可能な技術を用いて織物に超疎水整理を行う重要な方法である。整理後、綿織物は物理的に優れている。綿織物は疎水整理を経て経向と緯向破断の強力性がやや上昇したが、シリカゾルが織物の表面に膜を形成し、繊維に補強作用があると同時に、処理中に織物が経緯方向に収縮し、単位断面に延伸作用を受ける繊維の数が増加したためである可能性がある。通気性はある程度低下しているが、主にナノSiO 2粒子が繊維表面に堆積するだけでなく、繊維間の隙間を埋め、それによって織物の通気性に影響を与えるためである。また、疎水性仕上げ後の織物白色度値はわずかに上昇したが、これはSiO 2固体が白色であるためである。