防水生地の機能分類と防水膜との違い
I. 機能による分類
防水生地は、撥水透湿生地と防水透湿生地の2つに分類されます。 コーティングされた生地の表面には水滴が浸透しにくく、生地の表面に水滴が形成されますが、完全な防水ではありません。 どんなに強力な撥水透湿性生地でも、洗濯や長期間の使用により、最終的には効果が低下します。 一方、防水透湿性生地は生地の下側にゴム底が付いています。 コーティングタイプとラミネートタイプに分けられます。 ほとんどの防水透湿性生地はラミネート加工を使用しており、これにより真の防水性が実現されます。 一般に、撥水性のみを有する生地よりも、撥水性を併せ持つ防水透湿性生地の方が防水性に優れています。
II. 加工技術による分類
2.1 厳重な防水処理
マイクロファイバー断熱コットンは、防水生地の初期の代表的な素材です。 ベンタイル生地はイギリス人が企画した最初期の防水透湿生地。 太番手の低撚りのエジプト長綿糸を使用しています。 乾燥した状態では、生地の縦糸と横糸の間には約 10 ミクロンの隙間があります。 生地が濡れると綿糸が膨張し、縦糸と横糸の間の隙間が 3 ～ 4 ミクロンに縮まり、このクローズドセル機構と撥水加工を組み合わせて防水性を実現します。 現在、このタイプの生地は他の防水透湿性生地に置き換えられています。
2.2 塗装防水
防水剤をドライコーティング、転写コーティング、発泡コーティングなどの方法で繊維の表面に塗布し、生地表面の孔を塞いで防水性を高めます。 コーティングの材質により、ポリウレタンコーティング、セミポリウレタンコーティング、PVCコーティングに分けられます。
2.3 防水仕上げ
樹脂タイプの添加剤が繊維に塗布され、繊維の表面張力が変化します。 水滴が浸透・拡散することなく生地表面でビーズ状となり、表面を滑り落ちることで防水性を実現します。 例えば、防水オックスフォード生地は防水性に優れており、バッグやテントなどによく使われています。
2.4 フィルム接着防水
防水フィルムとその他の素材の生地をラミネート加工により貼り合わせます。 防水フィルムの保護により、複合繊維の表面が濡れても、内側の層は乾いた状態を保ちます。
Ⅲ． 防水膜の分類
防水膜は、その機能の違いに基づいて、微多孔性親水性膜、微多孔性膜、緻密な親水性膜の 3 つのカテゴリに分類できます。 後者の 2 種類の膜がより一般的です。 近年では新開発の防水メンブレンにより通気性と着用時の快適性が大幅に向上しました。
3.1 親水性微多孔膜
親水性フィルムと微多孔性フィルムの統合により、微多孔性親水性膜が形成される。 日本の企業である東レは、2 種類のポリウレタン材料を新しいタイプのポリウレタン材料に組み合わせたエントラント GII と呼ばれる親水性微多孔膜を開発しました。 マイクロポアと超マイクロポアをもつポリウレタンの内層は、加熱されると熱を吸収し、冷却されると熱を放出する蓄熱機能を備えています。 アメリカの研究所の研究者ビーゴとフロストは、ポリエチレングリコールが組み込まれた布地が熱を蓄える可能性があると結論付けました。 ポリエチレングリコールを含むポリウレタンコーティング布地の場合、ポリエチレングリコールの重合度や含有量を調整することでガラス転移温度を制御し、人間が快適と感じる温度の範囲内に保つことができます。 周囲温度がポリマーの臨界温度を超えると、ポリマーは相転移を起こし、熱を吸収して体積が膨張するため、通気性が向上し、涼しく快適な感触が得られます。 周囲温度がポリマーの臨界温度を下回ると、ポリエチレングリコールセグメントが結晶化してポリマーが熱を放出し、通気性が低下して断熱効果が得られます。
3.2 微多孔膜
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）フィルムは微多孔膜の代表的なものです。 膜の孔径が雨水と水蒸気の間の大きさであるため、優れた防水性を発揮します。 GORE-TEX は GORE 社が開発した、PTFE フィルムと生地を貼り合わせて作られた世界初の防水生地です。 初代ゴアテックス ファブリクスは耐久性に劣っていました。 耐久性を向上させるために、他の親水性フィルムを特殊処理して生地にラミネートしました。 しかし、PTFE 材料を埋めたり燃やしたりすると過フッ素化化合物が生成され、大気や土壌を汚染する可能性があります。 近年、環境分野におけるPTFE素材の使用に対する監視の目が厳しくなり、一部の国では使用が制限され始めています。
3.3 緻密な親水性膜
熱可塑性ポリウレタンフィルムは、緻密な親水性膜の一種です。 毛穴がなく防水性に優れています。 親水性があり、衣服の内側と外側の蒸気圧の差により蒸気が圧力の高いところから低いところへ移動するため、通気性に優れています。
