förra veckan lovade jag att ta en titt på jord-och fläckavvisande ytor för att se hur var och en appliceras och/eller formuleras. Några av dessa varumärkesskyddade finish hävdar oklanderliga gröna referenser, så det är viktigt att vi kan utvärdera deras påståenden – eller åtminstone känna till jargongen! Kemin här, som jag sa i förra veckans inlägg, är tät. Det viktiga att komma ihåg om alla dessa ytbehandlingar är att de alla är beroende av flurokolbaserad kemi för att vara effektiva.
de äldsta vattenavvisande ytbehandlingarna för tyger var helt enkelt beläggningar av paraffin eller vax – och de tvättades i allmänhet så småningom. Perfluorkemikalier (PFC) är de enda kemikalierna som kan avvisa vatten, olja och andra vätskor som orsakar fläckar. Tyger färdiga med PFC har nonstick egenskaper; denna familj av kemikalier används i nästan alla fläckavvisande ytor på marknaden idag. Andra material kan göras för att utföra några av dessa funktioner men lider när de utsätts för olja och är betydligt mindre hållbara.
den tidigaste typen av fläckbeständig finish (med hjälp av dessa PFC) hindrade jorden från att tränga in i fibern genom att belägga fibern. För användning på Textil förenas kemikalierna på bindemedel (polyuretan eller akryl) som fungerar som ett lim för att fästa dem på ytan av tyget. Gore Tex är en av dessa tidiga beläggningar – en tunn film laminerades på tyget; en annan, Tillverkad av 3M Corporation i nästan 50 år, är Scotchgard. Scotchgard var så populär och blev så allestädes närvarande att ”Scotchgard” kom in i språket som ett verb. 
kemikalien som ursprungligen användes för att göra Scotchgard och Gore Tex bryts ner till perfluoroktansulfonat, eller PFOS, en konstgjord substans som ingår i familjen perfluorkemikalier. PFOS och PFOA har kedjor med åtta kolatomer; gruppen av material relaterade till PFOA och PFOS kallas C8 – detta kallas ofta ”C8-Kemi”.
en sida om C8-Kemi:
om du kommer ihåg från förra veckans inlägg består PFC-familjen av molekyler som har en kol-ryggrad, helt omgiven av fluor. Olika ”kusiner” har Kolben av olika längder: PFOS eller C8 har till exempel 8 kolatomer, C7 har 7 och så vidare. Det finns kontroverser idag om de så kallade ”dåliga” fluorkolväten (C8 ) och de ”goda” (C6) som jag kommer att ta upp nedan.
C8 – (ryggraden är gjord av en kedja av 8 kolatomer): två metoder används för att producera två något olika produkter:
1) elektrofluorering: använder elektrolys för att ersätta väteatomer i en molekyl med fluoratomer för att skapa 8-enhetskedjan som innehåller bara kol och fluor. En liten mängd PFOS (perfluoroktansulfonat) skapas under denna process.
2) Telomerisering: kemisk ekvivalent för att göra en daisy chain: producerar minipolymerer genom att sammanfoga enstaka enheter i kedjor. Det vanliga målet är att producera kedjor som är i genomsnitt 8 enheter långa, men processen är inte perfekt och en rad kedjelängd kommer att resultera – allt från 4 enheter till 14 enheter i längd. Så du kan ha en C4, C6, C12, etc. I denna metod produceras en liten mängd biprodukt som kallas PFOA (perfluoroktansyra).
C6 – denna kemi producerar en biprodukt som kallas PFHA (perfluorohexansyra), som ska vara 40 gånger mindre bioackumulerande än PFOA. Men det är också mindre effektivt, så mer av kemikalien måste användas för att uppnå samma resultat. Tillverkare försöker hitta mindre och mindre perfluorkolsegment i sina produkter, och även C4 har använts. Ju mindre fluorkolväte desto snabbare bryts det ner i miljön. Tyvärr, den önskade textilprestanda går ner när storleken på perfluorkolvätet går ner. ”C6 är närmast kemiskt till C8, men det innehåller ingen PFOA. Det bryter ner i miljön – ett positivt drag-men det håller inte lika bra på ytterkläder och det stöter inte på vatten och olja samt C8, vilket innebär att det inte uppfyller en vag industristandard, såväl som enskilda företagsstandarder för hållbarhet och repellens.”
tillbaka till Scotchgard:
forskare märkte att PFOS (C8 fluorocarbon) började dyka upp överallt: i isbjörnar, delfiner, örnar, kranvatten och mänskligt blod. Så gjorde dess C8 kusin PFOA. Dessa två konstgjorda perfluorkemikalier (PFOS och PFOA) sönderdelas inte i naturen. De dödar laboratorieråttor vid högre doser, och det finns potentiella länkar till vävnadsproblem, utvecklingsförseningar och vissa former av cancer. Nedan finns tabeller över resultat som US Environmental Protection Agency släppte från data som samlats in av 3M och Dupont; vissa människor har mer PFOA i blodet än de uppskattade nivåerna hos djur i denna studie. För en fullständig genomgång av denna studie, se Miljöarbetsgruppens hemsida, http://www.ewg.org/node/21726.
PFOA och PFOS, enligt U. S. EPA:
- är mycket ihållande i miljön.
- finns på mycket låga nivåer både i miljön och i blodet hos den amerikanska befolkningen.
- förblir hos människor under mycket lång tid.
- orsakar utvecklings-och andra negativa effekter hos försöksdjur.
slutligen upphörde 3m Scotchgard-produktionen. Ändå skiljer sig konton om 3M frivilligt avvecklade den problematiska C8-kemin eller pressades in i den av EPA efter att företaget delade sina data i slutet av 1999. Hur som helst inleddes avvecklingen i December 2000, även om 3M fortfarande gör små mängder PFOA för eget bruk i Tyskland. 3M, som fortfarande övervakar kemiska anläggningar i Cottage Grove, Decatur och Antwerpen, Belgien, insisterar på att det inte finns några risker för anställda som hanterade eller utsattes för kemikalierna. Minnesota Public Radio publicerade en tidslinje för milstolpar i 3m: s Scotchgard, som kan nås här.
utfasningen gick obemärkt av de flesta konsumenter eftersom 3M snabbt ersatte en annan, mindre effektiv spray för konsumenter och började leta efter en omformulerad Scotchgard för mattfabriker, kläder och klädseltillverkare. För sin ersättare bosatte sig 3M på perfluorobutansulfonat, eller PFBS, en kusin med fyra kol av kemikalien i den gamla Scotchgard, som byggstenen för Scotchgards nya generation. Denna nya C4-baserade Scotchgard är helt säker, säger 3M. Företaget tillägger att det har arbetat nära EPA och har utfört mer än 40 studier, som är konfidentiella. Varken 3M eller EPA kommer att släppa dem.
enligt 3M visar resultaten att enligt federala EPA-riktlinjer är PFBS inte giftigt och ackumulerar inte hur den gamla kemikalien gjorde. Det kvarstår i miljön, men 3M drog slutsatsen att det inte är ett problem om det inte ackumuleras eller är giftigt. PFBS kan komma in i blodomloppet hos människor och djur men ”det elimineras mycket snabbt” och gör ingen skada på typiska mycket låga nivåer, säger Michael Santoro, 3M: s chef för miljöhälsa, säkerhet & Regulatory Affairs. 3M begränsar försäljningen till applikationer där utsläppen är låga.
3M säger att övertygande konsumenter Scotchgard är säkert är inte dess nr 1 utmaning; snarare är det helt enkelt att få den nya, nya Scotchgard ut. Varumärket, 3M upprätthåller, är untarnished. ”Denna fråga om säkerhet, konstigt nog, registrerades aldrig på kundernas radarskärm”, säger Michael harnetty, vice president för 3M: s avdelning för skyddsmaterial.
Scotchgard förblir ett kraftfullt varumärke: ”vi får fortfarande riktigt bra förfrågningar som,” kommer du Scotchgard detta tyg med Teflon?”säger Robert Beaty, VD för försäljning för Synthetic Group, ett stort efterbehandlingshus.
en annan tidig jordbeständig yta är Teflon, som producerades av Dupont. Teflon är baserat på C8-Kemi, och PFOA är en biprodukt av tillverkningen av fluortelomerer som används i Teflon-kemin.
det har varit mycket information om 3M, DuPont och dessa två produkter, Scotchgard och Teflon, på webben. Miljöarbetsgruppen http://www.ewg.org/ har detaljerade beskrivningar av vad dessa kemikalier gör för oss, samt information om de många kostymerna, motdräkterna och forskningsstudierna. Företagen säger att deras nya omformulerade produkter är helt säkra-och andra grupper som Miljöarbetsgruppen ifrågasätter detta antagande.
förresten, både DuPont och 3m annonserar sina produkter som ”vattenbaserade” – och de är, men det är inte meningen och tar inte upp de kritiska frågorna. I TerraChoice ’ s ” Seven Sins of Greenwashing ”skulle detta betraktas som synd #5: The Sin of irrelevance, som är:” ett miljöpåstående som kan vara sanningsenligt men är oväsentligt eller ohjälpsamt för konsumenter som söker miljövänliga produkter. ’CFC-free’ är ett vanligt exempel, eftersom det är ett vanligt påstående trots att CFC är förbjudna enligt lag.”
i januari 2006 kontaktade US Environmental Protection Agency (EPA) de åtta största fluorkolproducenterna och begärde deras deltagande i PFOA Stewardship-programmet 2010/15 och deras åtagande att minska PFOA och relaterade kemikalier globalt i både utsläpp av anläggningar och produktinnehåll 95 procent av 2010 och 100 procent av 2015.
fluorpolymertillverkarna förbättrar sina processer och minskar sitt avfall för att minska mängden PFOA-material som används. Mängden PFOA i efterbehandlingsformuleringar minskar kraftigt och fortsätter att gå ner, men även delar per biljon är detekterbara. Efterbehandlingsformulatorer fortsätter att utvärdera nya material som kan eliminera PFOA samtidigt som prestanda bibehålls, men en lösning är fortfarande över horisonten. En kritisk del i denna pussel är att PFOA också produceras indirekt genom gradvis nedbrytning av fluorotelomerer – så en fläckbeständig finish kan formuleras utan detekterbara mängder PFOA men ändå producera PFOA när kemikalierna börjar sönderdelas.
nyligen tillsattes en ny dimension till fläckresistenta formuleringar, och det är användningen av nanoteknik.
nanoteknologi definieras som den exakta manipuleringen av enskilda atomer och molekyler för att skapa skiktade strukturer. I nanovetenskapens värld visar vanliga material unika egenskaper vid nanoskalan. Den grundläggande förutsättningen är att egenskaper dramatiskt kan förändras när ett ämnes storlek reduceras till nanometerområdet. Till exempel kan keramik som normalt är sprött deformeras när deras storlek minskas. I bulkform är guld inert, men en gång uppdelad i små kluster av atomer blir det mycket reaktivt.
precis som vilken ny teknik som helst, bär nanomaterial med sig potential både för gott och för skada. De mest framträdande bekymmerna gäller inte apokalyptiska visioner, utan snarare den mer prosaiska och troliga möjligheten att några av dessa nya material kan visa sig vara farliga för vår hälsa eller miljön. Som John D. Young och Jan Martel rapporterar i” Nanobakteriernas uppgång och Fall”, kan även naturligt förekommande nanopartiklar ha en skadlig effekt på människokroppen. Om naturliga nanopartiklar kan skada oss, skulle vi vara kloka att noggrant överväga de möjliga åtgärderna av konstruerade nanomaterial. Storleken på nanopartiklar innebär också att de lättare kan fly ut i miljön och infiltrera djupt i inre organ som lungor och lever. Att lägga till oro är varje nanomaterial unikt. Även om forskare har genomfört ett antal studier om hälsoriskerna hos enskilda material, kan denna spridningsmetod inte ge en omfattande bild av farorna—kvantitativa data om vilka material, i vilka koncentrationer, påverkar kroppen över vilka tidsskalor.
som ett resultat av dessa farhågor, i September, 2009, USA. EPA tillkännagav en studie av hälso – och miljöeffekterna av nanomaterial-ett steg som många hade förespråkat i flera år. Och detta händer inte för tidigt: mer än 1000 konsumentprodukter som innehåller nanomaterial finns tillgängliga i USA och mer läggs till varje dag.
och nanoteknik har använts för textilier på många sätt: på fibern såväl som tygnivån, vilket ger en extraordinär uppsättning nanoaktiverade textilprodukter (oftast nanofibrer, nanokompositfibrer och nanokoterade fibrer)-såväl som i jord – och fläckmotstånd.
för forskare som försökte tillämpa nanoteknologi på textiljord och fläckavvisande, vände de sig, som ofta är fallet i vetenskapen, till naturen: att studera ytan på lotusblad, som har en otrolig förmåga att avvisa vatten, märkte forskare att lotusbladets yta verkar slät men är faktiskt grov och naturligt smuts-och vattenavvisande. Den grova ytan minskar vattnets förmåga att sprida ut. Små sprickor i bladets yta fångar luft, vilket förhindrar att vattendropparna följer tjänsten. När droppar rullar av ytan plockar de upp smutspartiklar som ligger i deras väg. Med hjälp av samma koncept utvecklade forskare en nanoteknikbaserad finish som bildar en liknande struktur på fibrernas yta. Tyger kan rengöras genom att helt enkelt skölja med vatten.
Nano-Tex (www.nano-tex.com) var den första kommersiellt tillgängliga nanopartikelbaserade markavstötande tygfinishen. Det debuterade i December 2000. En annan nanotech baserad jord repellant är GreenShield (www.greenshieldfinish.com) som debuterade 2007. Båda dessa ytbehandlingar, även om de använder nanoteknik, baserar också sin produkt på fluorkolkemi. Nano-Tex hemsida ger inte mycket information om deras formulering – i grund och botten säger de bara att det är en ny teknik som ”fundamentalt omvandlar varje fiber genom nanoteknik”. Du kommer inte få mycket mer i vägen för tekniska specifikationer ur Nano-Tex. GreenShield är mycket mer kommande med information om deras process.
i GreenShield-finishen är den grundläggande nanopartikeln amorf kiseldioxid, ett inert material som har en väletablerad användning i applikationer som involverar direkt konsumtion och är allmänt erkänd som säker och godkänd av Food and Drug Administration (FDA) och Environmental Protection Agency för sådana applikationer. Användningen av kiseldioxid gör det möjligt för GreenShield att minska mängden flurokarboner med en faktor 8 eller mer från alla andra ytbehandlingar och det minskar den totala kemiska belastningen med en faktor tre – vilket gör GreenShield till ytan som använder minst mängd av dessa flurokarboner.
GreenShield-finishen får dock blandade miljöbetyg. Victor Innovatix Eco intelligenta polyestertyger med GreenShield fick ett Silverbetyg i Cradle to Cradle-programmet. Men samma Textil utan GreenShield-finish (eller någon finish) fick ett högre guldbetyg, vilket återspeglade risken för toxicitet som infördes för produkten av GreenShield. Information om produkttillgänglighet finns på www.victor-innovatex.com.
PFOA pussel-Textil insikter— http://www.textileinsight.com/articles.php?id=37
Bjorhus, Jennifer, ”Scotchgard är attraktiv igen”, St. Paul Pioneer Press, 27 maj 2003