アミノシリコーンエマルジョン
アミノシリコーンエマルジョンは繊維業界で広く使用されています。繊維業界で使用されているシリコーン加工剤は、主にアミノシリコーンエマルジョンであり、ジメチルシリコーンエマルジョン、ハイドロジェンシリコーンエマルジョン、ヒドロキシルシリコーンエマルジョンなどがあります。
では、一般的に、様々な生地に適したアミノシリコーンの選択肢は何でしょうか？あるいは、様々な繊維や生地を選別し、良好な結果を得るには、どのようなアミノシリコーンを使用すればよいのでしょうか？
● 純綿や混紡製品、主に柔らかい肌触りの製品には、アンモニア値0.6のアミノシリコーンを選択できます。
● 滑らかな手触りが主な特徴である純粋なポリエステル生地で、アンモニア値 0.3 のアミノシリコーンを選択できます。
● 本物のシルク生地は、主に滑らかな手触りと高い光沢が求められます。光沢を高める複合平滑剤としては、主にアンモニア価0.3のアミノシリコーンが選ばれます。
● ウールおよびその混紡素材には、柔らかく滑らかで、弾力性があり、色落ちが少なく、手触りが優れていることが求められます。アンモニア価0.6および0.3のアミノシリコーンを配合し、平滑剤を配合することで、弾力性と光沢性を高めることができます。
● カシミヤセーターやカシミヤ生地はウール生地に比べて全体的な手触りが高く、高濃度複合製品を選択できます。
● ナイロンソックスは、滑らかな肌触りが特徴で、高弾性アミノシリコンを採用しています。
● アクリル毛布、アクリル繊維、およびそれらの混紡生地は主に柔らかく、高い弾力性が求められます。弾力性の要件を満たすには、アンモニア価0.6のアミノシリコーンオイルを選択できます。
● 麻生地は主に滑らかで、主にアンモニア値0.3のアミノシリコーンを選択します。
● 人工シルクや綿は主に肌触りが柔らかく、アンモニア値0.6のアミノシリコーンを選択する必要があります。
● ポリエステル縮小布は、主に親水性を向上させるために、ポリエーテル変性シリコーンや親水性アミノシリコーンなどを選択できます。
1.アミノシリコーンの特性
アミノシリコーンには、アンモニア価、粘度、反応性、粒子径という4つの重要なパラメータがあります。これらの4つのパラメータは基本的にアミノシリコーンの品質を反映し、加工後の生地の風合い、例えば手触り、白さ、色、シリコーンの乳化性などに大きな影響を与えます。
① アンモニア値
アミノシリコーンは、主にポリマー中のアミノ基によって、生地に柔らかさ、滑らかさ、ふっくら感などの様々な特性を与えます。アミノ含有量はアンモニア価で表され、これは1gのアミノシリコーンを中和するのに必要な濃度の塩酸のミリリットル数を指します。したがって、アンモニア価はシリコーンオイル中のアミノ含有量のモル百分率に正比例します。アミノ含有量が高いほどアンモニア価が高くなり、完成した生地の質感はより柔らかく滑らかになります。これは、アミノ官能基の増加により生地との親和性が大幅に向上し、より規則的な分子配列が形成され、生地に柔らかく滑らかな質感を与えるためです。
しかし、アミノ基中の活性水素は酸化されやすく、発色団を形成し、生地の黄ばみや軽度の黄ばみを引き起こします。同じアミノ基であっても、アミノ基含有量（またはアンモニア価）が増加するにつれて、酸化の可能性が高まり、黄ばみがひどくなることは明らかです。アンモニア価の上昇に伴い、アミノシリコーン分子の極性が高まり、アミノシリコーンオイルの乳化に好ましい条件が整い、マイクロエマルジョンを形成することができます。乳化剤の選択やエマルジョン中の粒子径と分布も、アンモニア価と関連しています。
① 粘度
粘度はポリマーの分子量および分子量分布と関係があります。一般的に、粘度が高いほど、アミノシリコーンの分子量が大きく、布地表面のフィルム形成性が良く、手触りが柔らかく、滑らかになりますが、浸透性は悪くなります。特に、強く撚られた布地や細デニールの布地では、アミノシリコーンが繊維内部に浸透しにくく、布地の性能に影響を与えます。また、粘度が高すぎると、エマルジョンの安定性が悪化したり、マイクロエマルジョンを作りにくくなったりします。一般的に、製品の性能は粘度だけで調整することはできず、アンモニア値と粘度のバランスをとることがよくあります。通常、アンモニア値が低い場合は、布地の柔らかさとバランスをとるために高い粘度が必要です。
そのため、滑らかな手触りには高粘度のアミノ変性シリコーンが必要です。しかし、柔軟加工およびベーキングの過程で、一部のアミノシリコーンは架橋してフィルムを形成し、それによって分子量が増加します。そのため、アミノシリコーンの初期分子量は、最終的に布地上にフィルムを形成するアミノシリコーンの分子量とは異なります。その結果、同じアミノシリコーンが異なるプロセス条件下で処理されると、最終製品の滑らかさが大きく異なる可能性があります。一方、低粘度のアミノシリコーンは、架橋剤を添加したり、ベーキング温度を調整したりすることで、布地の風合いを改善することもできます。低粘度のアミノシリコーンは浸透性を高め、架橋剤とプロセスの最適化を通じて、高粘度と低粘度のアミノシリコーンの利点を組み合わせることができます。一般的なアミノシリコーンの粘度範囲は150〜5000センチポアズです。
ただし、アミノシリコーンの分子量分布が製品性能に大きな影響を与える可能性があることに留意する必要があります。低分子量は繊維内部に浸透し、高分子量は繊維の表面に分布するため、繊維の内外がアミノシリコーンで包み込まれ、生地に柔らかく滑らかな感触を与えます。ただし、分子量差が大きすぎると、マイクロエマルジョンの安定性が損なわれる可能性があります。
① 反応性
反応性アミノシリコーンは、仕上げ加工時に自己架橋反応を起こし、架橋度を高めることで生地の滑らかさ、柔らかさ、ふっくら感が向上し、特に弾力性が向上します。もちろん、架橋剤の使用や焼成条件の強化によって、一般的なアミノシリコーンも架橋度を高め、反発性を向上させることができます。ヒドロキシル基またはメチルアミノ基末端を持つアミノシリコーンは、アンモニア価が高いほど架橋度が高く、弾力性も向上します。
②マイクロエマルジョンの粒子径とエマルジョンの電荷
アミノシリコーンエマルジョンの粒子径は小さく、通常0.15μm未満であるため、エマルジョンは熱力学的に安定した分散状態にあります。貯蔵安定性、熱安定性、せん断安定性に優れ、通常、エマルジョンが破壊されることはありません。同時に、粒子径が小さいため、粒子の表面積が増加し、アミノシリコーンと布地の接触確率が大幅に向上します。表面吸着能力が増加し、均一性が向上し、浸透性が向上します。そのため、連続膜を形成しやすく、特に細デニールの布地の柔らかさ、滑らかさ、膨らみが向上します。しかし、アミノシリコーンの粒度分布が不均一な場合、エマルジョンの安定性に大きな影響を及ぼします。
アミノシリコーンマイクロエマルジョンの電荷は乳化剤によって異なります。一般的に、陰イオン性繊維は陽イオン性アミノシリコーンを吸着しやすく、処理効果が向上します。一方、陰イオン性エマルジョンの吸着は容易ではなく、非イオン性エマルジョンの方が吸着容量と均一性が優れています。繊維の負電荷が小さいほど、マイクロエマルジョンの異なる電荷特性への影響は大幅に軽減されます。そのため、ポリエステルなどの化学繊維は、綿繊維よりも様々な電荷を持つマイクロエマルジョンを吸着し、その均一性は優れています。
1.アミノシリコーンとその特性が生地の手触りに与える影響
① 柔らかさ
アミノシリコーンの特性は、アミノ官能基が布地に結合し、シリコーンが整然と配列することで大きく向上し、布地に柔らかく滑らかな感触を与えます。しかし、実際の仕上げ効果は、アミノシリコーン中のアミノ官能基の性質、量、分布に大きく依存します。同時に、エマルジョンの配合と平均粒子径も柔らかな風合いに影響を与えます。これらの影響要因が理想的なバランスを達成できれば、布地の仕上げの柔らかさは最適な状態、いわゆる「スーパーソフト」に達します。一般的なアミノシリコーン柔軟剤のアンモニア価は、主に0.3～0.6です。アンモニア価が高いほど、シリコーン中のアミノ官能基がより均一に分散し、布地の柔らかな風合いが増します。しかし、アンモニア価が0.6を超えると、布地の柔らかさはそれほど向上しません。また、エマルジョンの粒子径が小さいほど、エマルジョンの付着性が高くなり、柔らかな風合いが得られます。
② 滑らかな手触り
シリコーン化合物の表面張力は非常に小さいため、アミノシリコーンマイクロエマルジョンは繊維表面に容易に広がり、良好な滑らかさを形成します。一般的に、アミノシリコーンのアンモニア価が小さく、分子量が大きいほど、滑らかさは向上します。さらに、アミノ末端シリコーンは、鎖中のすべてのケイ素原子がメチル基に結合しているため、非常に整然とした方向性配列を形成し、優れた滑らかな手触りを実現します。
