vorige week beloofde ik een kijkje te nemen naar de afwerkingen van bodem-en vlekwerende middelen om te zien hoe ze worden aangebracht en/of geformuleerd. Sommige van deze handelsmerk afwerkingen beweren onberispelijke groene referenties, dus het is belangrijk dat we in staat zijn om hun claims te evalueren-of op zijn minst weten het jargon! De chemie hier, zoals ik zei in de post van vorige week, is dicht. Het belangrijkste om te onthouden over al deze afwerkingen is dat ze allemaal afhankelijk zijn van flurocarbon gebaseerde chemie om effectief te zijn.
de oudste waterafstotende afwerkingen voor weefsels waren gewoon coatings van paraffine of was – en ze werden meestal uiteindelijk uitgewassen. Perfluorchemicaliën (PFC ‘ s) zijn de enige chemicaliën die water, olie en andere vloeistoffen die vlekken veroorzaken kunnen afweren. Stoffen afgewerkt met PFK ‘ s hebben anti-aanbak eigenschappen; deze familie van chemicaliën wordt gebruikt in bijna alle vlekwerende afwerkingen op de markt van vandaag. Andere materialen kunnen worden gemaakt om een aantal van deze functies uit te voeren, maar lijden bij blootstelling aan olie en zijn aanzienlijk minder duurzaam.
het vroegste type vlekbestendige afwerking (met behulp van deze PFK ‘ s) verhinderde dat de grond de vezel binnendrong door de vezel te coaten. Voor gebruik op een Textiel worden de chemicaliën verbonden met bindmiddelen (polyurethaan of acryl) die fungeren als een lijm om ze aan het oppervlak van de stof te plakken. Gore Tex is een van deze vroege coatings – een dunne film werd gelamineerd op de stof; een andere, vervaardigd door 3M Corporation voor bijna 50 jaar, is Scotchgard. Scotchgard was zo populair en werd zo alomtegenwoordig dat “Scotchgard” in de taal kwam als een werkwoord. 
de chemische stof die oorspronkelijk werd gebruikt om Scotchgard en Gore Tex te maken, wordt afgebroken tot perfluoroctaansulfonaat, of PFOS, een door de mens gemaakte stof die deel uitmaakt van de familie van perfluorchemicaliën. PFOS en PFOA hebben ketens van acht koolstofatomen; de groep van materialen met betrekking tot PFOA en PFOS wordt C8 genoemd – dit wordt vaak aangeduid als “C8 chemie”.
an opzij voor C8-chemie:
zoals u zich herinnert uit de post van vorige week, bestaat de PFK-familie uit moleculen met een koolstof-ruggengraat, volledig omgeven door fluor. Verschillende “neven” hebben koolstof backbones van verschillende lengtes: PFOS of C8, bijvoorbeeld, heeft 8 koolstofatomen, C7 heeft 7, enzovoort. Er is vandaag controverse over de zogenaamde “slechte” fluorkoolstoffen (C8 ) en de “goede” fluorkoolstoffen (C6) die ik hieronder zal behandelen.
C8 – (de backbone bestaat uit een keten van 8 koolstofatomen): twee methoden worden gebruikt om twee enigszins verschillende producten te produceren:
1) elektrofluorisatie: gebruikt elektrolyse om waterstofatomen in een molecuul te vervangen door fluoratomen om de keten van 8 eenheden te creëren die enkel koolstof en fluor bevatten. Tijdens dit proces ontstaat een kleine hoeveelheid PFOS (perfluoroctaansulfonaat).
2) Telomerisatie: chemisch equivalent van het maken van een daisy chain: produceert minipymeren door afzonderlijke eenheden in ketens samen te voegen. Het gebruikelijke doel is om kettingen te produceren die gemiddeld 8 eenheden lang zijn, maar het proces is niet perfect en er zal een bereik van kettinglengte ontstaan-variërend van 4 eenheden tot 14 eenheden in lengte. Dus je kunt een C4, C6, C12, enz. Bij deze methode wordt een kleine hoeveelheid bijproduct PFOA (perfluoroctaanzuur) geproduceerd.
C6-deze chemie produceert een bijproduct dat PFHA (perfluorhexaanzuur) wordt genoemd, dat 40 keer minder bioaccumulerend is dan PFOA. Maar het is ook minder effectief, dus er moet meer van de chemische stof worden gebruikt om hetzelfde resultaat te bereiken. Fabrikanten proberen steeds kleinere perfluorkoolstofsegmenten in hun producten te vinden, en zelfs C4 is gebruikt. Hoe kleiner de fluorkoolstof, hoe sneller het afbreekt in de omgeving. Helaas daalt de gewenste textiele prestatie naarmate de perfluorkoolstof kleiner wordt. “C6 is chemisch het dichtst bij C8, maar het bevat geen PFOA. Het breekt af in het milieu – een positieve eigenschap – maar het blijft niet zo goed aan bovenkleding en het stoot water en olie niet af, evenals C8, wat betekent dat het niet voldoet aan een vage industriestandaard, evenals individuele bedrijfsnormen voor duurzaamheid en afstoting.”
Back to Scotchgard:
wetenschappers merkten op dat PFOS (de C8 fluorkoolstof) overal begon te verschijnen: bij ijsberen, dolfijnen, babyarenden, leidingwater en menselijk bloed. Net als zijn C8 neef PFOA. Deze twee door de mens gemaakte perfluorchemicaliën (PFOS en PFOA) ontbinden niet in de natuur. Ze doden laboratoriumratten bij hogere doses, en er zijn mogelijke verbanden met weefselproblemen, ontwikkelingsachterstanden en sommige vormen van kanker. Hieronder staan tabellen van resultaten die de U. S. Environmental Protection Agency vrijgegeven van gegevens verzameld door 3M en DuPont; sommige mensen hebben meer PFOA in hun bloed dan de geschatte niveaus in dieren in deze studie. Voor een volledig overzicht van deze studie, zie de website van de werkgroep milieu, http://www.ewg.org/node/21726.
PFOA en PFOS, volgens de Amerikaanse EPA:
- zijn zeer persistent in de omgeving.
- worden in zeer lage concentraties aangetroffen, zowel in het milieu als in het bloed van de Amerikaanse bevolking.
- blijven zeer lang bij mensen.
- veroorzaken ontwikkelings-en andere bijwerkingen bij proefdieren.
uiteindelijk stopte 3M met de productie van Scotchgard. Toch verschillen de rekeningen over de vraag of 3M vrijwillig uitgefaseerd uit de problematische C8 chemie of werd onder druk gezet in het door de EPA nadat het bedrijf gedeeld haar gegevens in eind 1999. Hoe dan ook, de uitfasering werd gestart in December 2000, hoewel 3M nog steeds kleine hoeveelheden PFOA maakt voor eigen gebruik in Duitsland. 3M, dat nog steeds chemische fabrieken in Cottage Grove, Decatur, en Antwerpen, België, controleert, dringt erop aan dat er geen risico ‘ s zijn voor werknemers die met de chemicaliën omgingen of eraan werden blootgesteld. Minnesota Public Radio publiceerde een tijdlijn voor mijlpalen in 3m ‘ s Scotchgard, die hier kan worden geraadpleegd.
de uitfasering viel de meeste consumenten niet op, omdat 3M snel een andere, minder effectieve spray voor consumenten verving en op zoek ging naar een geherformuleerde Scotchgard voor tapijtfabrieken, Kleding-en stofferingsfabrikanten. In plaats daarvan vestigde 3M zich op perfluorbutaansulfonaat, of PFBS, een vier-koolstof neef van de chemische stof in de oude Scotchgard, als de bouwsteen voor Scotchgard ‘ s nieuwe generatie. Deze nieuwe op C4 gebaseerde Scotchgard is volledig veilig, zegt 3M. Het bedrijf voegt hieraan toe dat het nauw heeft samengewerkt met de EPA en meer dan 40 studies heeft uitgevoerd, die vertrouwelijk zijn. Noch 3M noch de EPA zal ze vrijgeven.
volgens 3M tonen de resultaten aan dat PFBS volgens de federale EPA-richtlijnen niet toxisch is en niet accumuleert zoals de oude chemische stof dat deed. Het blijft wel bestaan in het milieu, maar 3M concludeerde dat het geen probleem is als het niet accumuleert of giftig is. PFBS kan in de bloedbaan van mensen en dieren komen, maar “het is zeer snel geëlimineerd” en doet geen kwaad op typische zeer lage niveaus, zei Michael Santoro, 3M ‘ s directeur van Environmental Health, Safety & Regulatory Affairs. 3M beperkt de verkoop tot toepassingen waar de emissies laag zijn.
3M zegt dat het overtuigen van consumenten Scotchgard veilig is niet de grootste uitdaging is; het is gewoon om de nieuwe, nieuwe Scotchgard eruit te krijgen. Het merk, 3M onderhoudt, is onverbloemd. “Deze kwestie van veiligheid, vreemd genoeg, nooit geregistreerd op het radarscherm van de klanten,” zei Michael Harnetty, vicepresident van 3M’ s protective-materials division.
Scotchgard blijft een krachtig merk: “we krijgen nog steeds echt goede verzoeken zoals,’ Will you Scotchgard this fabric with Teflon?'”zei Robert Beaty, V. P. van verkoop voor de synthetische groep, een grote afwerking huis.
een andere vroege bodembestendige afwerking is Teflon, dat werd geproduceerd door DuPont. Teflon is gebaseerd op C8 chemie, en PFOA is een bijproduct van de productie van fluorotelomeren gebruikt in de teflon chemie.
er is veel informatie over 3M, DuPont en deze twee producten, Scotchgard en Teflon, op het web. De werkgroep milieu http://www.ewg.org/ heeft gedetailleerde beschrijvingen van wat deze chemische stoffen met ons doen, evenals de informatie over de vele pakken, tegenzaken en onderzoeken. De bedrijven zeggen dat hun nieuwe geherformuleerde producten volledig veilig zijn – en andere groepen, zoals de werkgroep milieu, stellen deze veronderstelling ter discussie.
trouwens, zowel DuPont als 3M adverteren hun producten als zijnde “op waterbasis” – en dat zijn ze, maar dat is niet het punt en gaat niet in op de kritieke problemen. In TerraChoice ‘ s ” Seven Sins of Greenwashing “zou dit worden beschouwd als zonde #5: de zonde van irrelevantie, dat is:” een milieuclaim die waarheidsgetrouw kan zijn, maar onbelangrijk of onbehulpzaam is voor consumenten die op zoek zijn naar uit milieuoogpunt te verkiezen producten. “CFK-vrij” is een algemeen voorbeeld, omdat het een veel voorkomende claim is, ondanks het feit dat CFK ‘ s bij wet verboden zijn.In januari 2006 benaderde het U. S. Environmental Protection Agency (EPA) de acht grootste producenten van fluorkoolstoffen en vroeg om hun deelname aan het 2010/15 PFOA Stewardship Program, en hun toezegging om PFOA en aanverwante chemische stoffen wereldwijd te verminderen in zowel facilitaire emissies en productinhoud 95 procent in 2010, en 100 procent in 2015.
de fabrikanten van fluorpolymeren verbeteren hun processen en verminderen hun afval om de hoeveelheid gebruikte PFOA-materialen te verminderen. De hoeveelheid PFOA in afwerkingsformules is sterk verminderd en blijft dalen, maar zelfs delen per biljoen zijn detecteerbaar. Finishing formulators blijven nieuwe materialen evalueren die PFOA kunnen elimineren met behoud van de prestaties, maar een oplossing ligt nog steeds achter de horizon. Een cruciaal onderdeel van dit raadsel is dat PFOA ook indirect wordt geproduceerd door de geleidelijke afbraak van fluorotelomeren – dus een vlekbestendige afwerking kan worden geformuleerd zonder detecteerbare hoeveelheden PFOA maar toch PFOA produceren wanneer de chemicaliën beginnen te ontbinden.
onlangs werd een nieuwe dimensie toegevoegd aan vlekbestendige formuleringen, namelijk het gebruik van nanotechnologie.Nanotechnologie wordt gedefinieerd als de precieze manipulatie van individuele atomen en moleculen om gelaagde structuren te creëren. In de wereld van de nanowetenschap vertonen gewone materialen unieke eigenschappen op nanoschaal. Het uitgangspunt is dat eigenschappen dramatisch kunnen veranderen wanneer de grootte van een stof wordt gereduceerd tot het nanometerbereik. Bijvoorbeeld, keramiek die normaal Bros kan vervormbaar zijn wanneer hun grootte wordt verminderd. In bulkvorm, is goud inert, echter, eenmaal opgesplitst in kleine clusters van atomen wordt het zeer reactief.
net als elke nieuwe technologie hebben nanomaterialen potentieel voor zowel goed als kwaad. De meest opvallende zorgen betreffen niet apocalyptische visies, maar de meer prozaïsche en waarschijnlijke mogelijkheid dat sommige van deze nieuwe materialen gevaarlijk blijken te zijn voor onze gezondheid of het milieu. Zoals John D. Young en Jan Martel melden in “de opkomst en ondergang van Nanobacteriën”, kunnen zelfs natuurlijk voorkomende nanoparticulaten een schadelijk effect hebben op het menselijk lichaam. Als natuurlijke nanoparticulaten ons kunnen schaden, zouden we er verstandig aan doen om de mogelijke acties van gemanipuleerde nanomaterialen zorgvuldig te overwegen. De grootte van nanoparticles betekent ook dat zij gemakkelijker in het milieu kunnen ontsnappen en diep in interne organen zoals de longen en de lever kunnen infiltreren. Bovendien is elk nanomateriaal uniek. Hoewel onderzoekers een aantal studies hebben uitgevoerd naar de gezondheidsrisico ‘ s van individuele materialen, kan deze scattershot—benadering geen volledig beeld geven van de gevaren-kwantitatieve gegevens over welke materialen, in welke concentraties, het lichaam beïnvloeden in welke tijdschalen.
als gevolg van deze bezorgdheid, in September 2009, de VS EPA kondigde een studie aan van de gezondheids – en milieueffecten van nanomaterialen-een stap die velen al jaren bepleiten. En dat gebeurt niet te snel: meer dan 1.000 consumentenproducten met nanomaterialen zijn beschikbaar in de VS en er worden er elke dag meer toegevoegd.
en nanotechnologie is op vele manieren gebruikt voor textiel: zowel op vezelniveau als op het niveau van de stof, waardoor een buitengewoon scala aan textielproducten op basis van nanovezels (meestal nanovezels, nanocomposietvezels en nanocoated vezels) wordt geleverd-en in bodem – en vlekbestendigheid.
voor wetenschappers die nanotechnologie probeerden toe te passen op textielgrond en vlekafstotendheid, wendden ze zich, zoals vaak het geval is in de wetenschap, tot de natuur: bij het bestuderen van het oppervlak van lotusbladeren, die een ongelooflijk vermogen hebben om water af te weren, merkten wetenschappers dat het oppervlak van het lotusblad glad lijkt, maar eigenlijk ruw is en van nature vuil-en waterafstotend. Het ruwe oppervlak vermindert het vermogen van water om zich uit te spreiden. Kleine spleten in het bladoppervlak houden lucht vast, waardoor de waterdruppels zich niet aan de service houden. Als druppels van het oppervlak rollen nemen ze deeltjes vuil op die op hun pad liggen. Gebruikend dit zelfde concept, ontwikkelden de wetenschappers een nanotechnologie gebaseerde afwerking die een gelijkaardige structuur op de vezeloppervlakte vormt. Stoffen kunnen worden gereinigd door simpelweg te spoelen met water.
Nano-Tex (www.nano-tex.com) was de eerste in de handel verkrijgbare nanoparticle gebaseerde bodemafstotende stofafwerking. Het debuteerde in December 2000. Een andere Nanotech gebaseerde bodemafweermiddel is GreenShield (www.greenshieldfinish.com) die debuteerde in 2007. Beide afwerkingen, hoewel ze nanotechnologie gebruiken, baseren hun product ook op fluorkoolstofchemie. Nano-Tex ‘ s website geeft niet veel informatie over hun formulering – in principe zeggen ze alleen dat het een nieuwe technologie die “fundamenteel transformeert elke vezel door middel van nanotechnologie”. Je krijgt niet veel meer in de weg van technische specificaties uit Nano-Tex. GreenShield is veel meer met informatie over hun proces.
in de GreenShield-afwerkingen is het basisnanodeeltje amorf silica, een inert materiaal dat al lang wordt gebruikt in toepassingen waarbij directe menselijke consumptie betrokken is, en dat algemeen als veilig wordt erkend en door de Food and Drug Administration (FDA) en Environmental Protection Agency voor dergelijke toepassingen is goedgekeurd. Het gebruik van silica stelt GreenShield in staat om de hoeveelheid flurocarbons met een factor 8 of meer van alle andere afwerkingen te verminderen en het vermindert de totale chemische belasting met een factor drie – waardoor GreenShield de afwerking die de minste hoeveelheid van deze flurocarbons gebruikt.
de GreenShield-afwerking krijgt echter gemengde omgevingsclassificaties. Victor Innovatix ‘ s Eco Intelligent Polyester stoffen met GreenShield behaalde een zilveren rating in het Cradle to Cradle programma. Echter, hetzelfde Textiel zonder de GreenShield afwerking (of een afwerking) verdiende een hogere Gold rating, als gevolg van het risico van toxiciteit geïntroduceerd aan het product door GreenShield. Informatie over de beschikbaarheid van het product is te vinden op www.victor-innovatex.com.
PFOA Puzzle – Textile Insights— http://www.textileinsight.com/articles.php?id=37
Bjorhus, Jennifer, “Scotchgard is Attractive Again”, St. Paul Pioneer Press, 27 mei 2003