ドライクリーニング

ドライクリーニングとは、水以外の溶剤を使用して衣類や繊維製品を洗浄するプロセスです。衣類は、水以外の溶剤（通常は非極性溶剤、極性溶剤である水とは対照的）に浸されます。パークロロエチレン（業界では「パーク」として知られています）が最も一般的に使用される溶剤ですが、炭化水素や超臨界 CO ₂などの代替溶剤も使用されます。

ほとんどの天然繊維は水で洗えますが、一部の合成繊維（ビスコースなど）は水に反応しにくいため、可能であればドライクリーニングする必要があります。^[1]そうしないと、質感、強度、形状が変化する可能性があります。さらに、シルクやレーヨンなどの特定の特殊な生地も、損傷を防ぐためにドライクリーニングが効果的です。

古代ギリシャ人とローマ人は、粉末状の化学薬品と吸収性粘土（フラー土）を使った、水を使わない繊維洗浄法を採用していました。 ^[要出典] 1700 年代までに、フランス人は特殊な洗浄にテレピン油ベースの溶剤を使用していました。 ^[要出典]

現代の溶剤ベースのドライクリーニングは、1821年にアメリカの起業家トーマス・L・ジェニングスによって始まったと考えられています。ジェニングスは彼の方法を「ドライスコーリング」と呼んでいました。^[2]

フランスの染色工場経営者ジャン・バティスト・ジョリー^{[3] [a]は、}灯油とガソリンを使って布地を洗浄する独自の方法を開発しました。^[3]彼は1845年にパリで最初のドライクリーニングサービスを開始しました。^[5]

可燃性に関する懸念から、アトランタのドライクリーニング業者ウィリアム・ジョセフ・ストッダードは、ガソリンベースの溶剤の やや可燃性の低い代替品として、 1924年にストッダード溶剤（ホワイトスピリット）を開発しました。

非常に可燃性の高い石油溶剤の使用により多くの火災や爆発が発生し、ドライクリーニング店に対する政府の規制が行われました。

第一次世界大戦後、ドライクリーニング業者は塩素系溶剤を使い始めました。これらの溶剤は石油系溶剤よりも燃えにくく、洗浄力も向上しました。^[要出典]初期の溶剤は四塩化炭素とトリクロロエチレン(TCE) でしたが、健康への悪影響が知られるようになると徐々に廃止されました。TCE は今でも、難しい汚れの部分洗いに時々使用されることがあります。

1930年代半ばまでに、ドライクリーニング業界では溶剤としてテトラクロロエチレン（パークロロエチレンまたはPCEとも呼ばれる）が使用され始めました。テトラクロロエチレンは優れた洗浄力を持ち、不燃性でほとんどの衣類と互換性があります。テトラクロロエチレンは安定しているため簡単にリサイクルできますが、環境に放出されると残留します。^[6]

顧客の観点から見ると、ドライクリーニング店は「工場」か「ドロップショップ」のどちらかです。前者は現場でクリーニングを行い、ドロップショップは顧客から衣類を受け取り、それを大規模な工場に送り、その後、クリーニングされた衣類を店に戻して顧客に引き取ってもらいます。後者の体制により、クリーニングの過程で発生する火災や危険なガスのリスクが最小限に抑えられました。当時、ドライクリーニングは 2 台の機械を使用して行われていました。1 台はクリーニング用、もう 1 台は衣類から溶剤を除去するためのものでした。

この時代の機械は「換気式」と呼ばれ、乾燥排気ガスが大気中に放出された。これは現代の多くの回転式乾燥機の排気ガスと同様である。これが環境汚染の一因となり、再利用可能な溶剤の多くが大気中に放出された。今日では、溶剤排出に関するはるかに厳しい規制により、西側諸国のドライクリーニング機械はすべて完全に密閉されており、溶剤の蒸気が大気中に放出されることはないようにしている。^[要出典]密閉式機械では、乾燥工程で抽出された溶剤は回収され、蒸留によって精製されるため、他の洗濯物の洗浄に再利用することも、安全に廃棄することもできる。現代の密閉式機械のほとんどには、検出可能な PCE の痕跡がすべて除去されたことを自動的に感知する、コンピューター制御の乾燥センサーも組み込まれている。このシステムにより、サイクルの最後に放出される PCE 蒸気はごく少量に抑えられる。

メカニズムの面では、ドライクリーニングは、製品の汚れを選択的に溶解します。溶剤は非極性で、汚れの原因となる多くの化合物を選択的に抽出する傾向があります。これらの汚れは、高温の水性洗剤混合物でのみ溶解するため、繊細な生地を損傷する可能性があります。

非極性溶剤は、溶剤が生地内の極性基と相互作用しないため、一部の生地、特に天然生地に適しています。水はこれらの極性基と結合し、洗濯中に繊維内のタンパク質が膨張して伸びます。また、水分子の結合は繊維内の弱い引力を妨げ、繊維の元の形状が失われます。洗濯サイクルの後、水分子は蒸発しますが、繊維の元の形状はすでに歪んでおり、通常は縮みが生じます。非極性溶剤はこの相互作用を防ぎ、より繊細な生地を保護します。

効果的な溶剤の使用とタンブリングによる機械的摩擦を組み合わせることで、汚れを効果的に除去します。

ドライクリーニング機は、家庭用洗濯機と衣類乾燥機を組み合わせたような機械です。衣類は、機械の中核をなす洗浄室または抽出室 (「バスケット」または「ドラム」と呼ばれる) に入れられます。洗浄室には、外側のシェル内で回転する水平軸の穴あきドラムがあります。シェルには溶剤が入れられ、回転ドラムには衣類が入れられます。バスケットの容量は約 10 ～ 40 キログラム (22 ～ 88 ポンド) です。^{[引用が必要]}

洗濯サイクル中、チャンバーには溶剤が約 3 分の 1 ほど充填され、回転し始め、衣類をかき混ぜます。溶剤の温度は 30 °C (86 °F) 以下に維持されます。高温にすると溶剤が損傷する可能性があるためです。洗濯サイクル中、チャンバー (一般に「ケージ」または「タックル ボックス」と呼ばれます) 内の溶剤は濾過チャンバーを通過し、その後「ケージ」に戻されます。これはサイクルと呼ばれ、洗濯中は継続されます。溶剤は除去され、ボイラーと凝縮器で構成される蒸留ユニットに送られます。凝縮された溶剤は分離ユニットに送られ、ここで残留水が溶剤から分離され、精製された溶剤はクリーン溶剤タンクに送られます。理想的な流量は、機械のサイズによって異なりますが、衣類 1 キログラムあたり毎分約 8 リットルの溶剤 (衣類 1 ポンドあたり約 1 ガロン) です。

通常の洗濯サイクルは、衣類の種類と汚れの程度に応じて 8 ～ 15 分間続きます。最初の 3 分間は、溶剤に溶ける汚れがパークロロエチレンに溶け、ゆるい不溶性の汚れが落ちます。ゆるい汚れが落ちてから、衣類に染み込んだ不溶性の汚れが取り除かれるまで 10 ～ 12 分かかります。炭化水素溶剤を使用する洗濯機では、溶剤に溶ける汚れの溶解速度がはるかに遅いため、少なくとも 25 分間の洗濯サイクルが必要です。ドライクリーニング界面活性剤「石鹸」を追加することもできます。

洗濯サイクルの最後に、機械はすすぎサイクルを開始し、溶剤タンクから排出された新鮮な蒸留溶剤で衣類をすすぎます。この純粋な溶剤すすぎにより、「汚れた」作業溶剤から汚れの粒子が衣類に再び付着して生じる変色を防ぎます。

すすぎサイクルの後、機械は抽出プロセスを開始し、溶剤を回収して再利用します。最新の機械は、使用した溶剤の約 99.99% を回収します。抽出サイクルは、洗浄室から溶剤を排出し、バスケットを 350～450  rpmに加速して、溶剤の大部分を布地から切り離すことから始まります。このときまで、ドライ クリーニング プロセス中に溶剤が加熱されることはないため、洗浄は常温で行われます。溶剤をこれ以上回転しきれなくなると、機械は乾燥サイクルを開始します。

乾燥サイクル中、衣類はバスケット全体を循環する温風 (60～63 °C、140～145 °F) の中で回転し、脱水サイクル後に残った溶剤の痕跡を蒸発させます。衣類が熱で損傷しないように、空気の温度は制御されています。機械から排出された温風はチラーユニットを通過し、ここで溶剤蒸気が凝縮されて蒸留溶剤タンクに戻されます。現代のドライクリーニング機械は、冷却された空気が再加熱されて再循環する閉ループシステムを使用しています。これにより、溶剤の回収率が高くなり、大気汚染が軽減されます。ドライクリーニングの初期の頃は、パークロロエチレンが安価で無害であると考えられていたため、大量のパークロロエチレンが大気中に放出されていました。

乾燥サイクルが完了したら、脱臭（エアレーション）サイクルで衣類を冷却し、衣類の上に冷たい外気を循環させてから活性炭とポリマー樹脂でできた蒸気回収フィルターを通すことで、さらに溶剤の痕跡を除去します。エアレーションサイクルの後、衣類はきれいになり、プレスと仕上げの準備が整います。

洗浄室から出た作業溶剤は、洗浄室に戻る前にいくつかの濾過ステップを通過します。最初のステップはボタントラップで、糸くず、留め具、ボタン、コインなどの小さな物体が溶剤ポンプに入るのを防ぎます。

時間が経つにつれて、フィルターケーキの薄い層(「マック」と呼ばれる) が糸くずフィルターに蓄積します。マックは定期的に (通常は 1 日に 1 回) 除去され、その後、マックに閉じ込められた溶剤を回収する処理が行われます。多くの機械では、「スピンディスク フィルター」が使用され、溶剤で逆洗浄しながら 遠心力でフィルターからマックを除去します。

糸くずフィルターの後、溶剤は吸収カートリッジ フィルターを通過します。このフィルターには活性粘土と活性炭が含まれており、溶剤から染料とともに、微細な不溶性の汚れと非揮発性残留物を除去します。最後に、溶剤は研磨フィルターを通過し、それまでに除去されなかった汚染物質が除去されます。その後、きれいな溶剤は作業溶剤タンクに戻されます。

「加熱粉末残渣」とは、汚泥を加熱または蒸留することによって生成される廃棄物の名称です。これには、残留溶剤、粉末フィルター材料（珪藻土）、炭素、非揮発性残留物、糸くず、染料、グリース、土、および水が含まれます。蒸留器からの廃スラッジまたは固体残渣には、残留溶剤、水、土、炭素、およびその他の非揮発性残留物が含まれます。使用済みフィルターは、廃水と同様に、別の形の廃棄物であり、米国環境保護庁（US EPA）および地方自治体の規制の対象となります。^[7]

洗浄力を高めるために、少量の洗剤(0.5～1.5%) が作業溶剤に加えられます。これは、作業溶剤の機能に不可欠です。これらの洗剤は疎水性の汚れを乳化させ、衣類に汚れが再付着するのを防ぎます。機械の設計に応じて、アニオン系洗剤またはカチオン系洗剤が使用されます。

衣類を機械に入れる前に、異物がないか注意深くチェックする必要があります。プラスチック製のペンなどは溶剤浴で溶けて、繊維製品全体を傷める可能性があります。一部の繊維染料は「緩い」ため、溶剤に浸すと染料が落ちます。

羽毛のベッドカバーや房飾りのついたラグやカーテンなどの壊れやすいアイテムは、ゆるいメッシュバッグに入れて保護することができます。パークロロエチレンの密度は室温で約 1.62 g/cm ³（水より 62% 重い）であり、メッシュバッグが機械的にサポートしない限り、吸収された溶剤の重さだけで、脱水サイクル中に通常の力で繊維が破損する可能性があります。

ドライクリーニングでは、すべての汚れが取り除けるわけではありません。衣類を洗濯またはドライクリーニングする前に、スチームジェットや特殊な汚れ落とし液に浸すなど、シミ抜き溶剤で処理する必要があるものもあります。また、長期間汚れた状態で保管された衣類は、時間の経過とともに不可逆的な化学反応（酸化など）が発生する可能性があるため、元の色や質感に戻すのは困難です。

ドライクリーニングの国際GINETEX 洗濯シンボルは円です。円の中に「P」の文字が入っている場合はパークロロエチレン溶剤、または「F」の文字が入っている場合は可燃性溶剤（ドイツ語：Feuergefährliches Schwerbenzin）を示しています。円の下のバーは、穏やかなクリーニングプロセスのみが推奨されていることを示しています。×印の付いた白丸は、アイテムをドライクリーニングしてはならないことを示しています。^[8]

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  プロフェッショナルクリーニングシンボル
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  ドライクリーニング、炭化水素溶剤のみ（HCS）
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  炭化水素溶剤による優しい洗浄
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  炭化水素溶剤による非常に優しい洗浄
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  ドライクリーニング不可
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  ドライクリーニング、テトラクロロエチレン（PCE）のみ
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  PCEによる優しい洗浄
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  PCEによる非常に優しい洗浄

パークロロエチレン(PCE または「パーク」、テトラクロロエチレン) は、1930 年代から使用されています。PCE は最も一般的な溶剤であり、洗浄性能の「標準」です。これは非常に効果的な洗浄溶剤であり、熱的に安定しており、リサイクル可能で、毒性が非常に低く、心地よい香りがします。PCE は、沸点 (121 °C) で蒸留してリサイクルされます。

溶剤は、特に高温の場合、色落ちや色落ちの原因となることがあります。衣類の特殊なトリム、ボタン、ビーズを損傷する場合もあります。コーヒー、ワイン、血液などの一般的な水溶性の汚れよりも、油性の汚れに適しています。

テトラクロロエチレンの毒性は中程度から低く、ドライクリーニングや脱脂に広く使用されているにもかかわらず、人体への傷害の報告はまれです。^[9]テトラクロロエチレンは、国際がん研究機関(IARC) によって「おそらく人体に対して発がん性がある」(グループ 2A) に分類されています。長期的には人体に対して発がん性がある可能性はありますが、評価対象のドライクリーニング業者のほとんどが喫煙と飲酒の習慣があったため、証拠は限られています。^[10]一般的なドライクリーニング店でのテトラクロロエチレンへの暴露は、リスクを引き起こすのに必要なレベルをはるかに下回っていると考えられています。^[11]

2012年時点で、米国のドライクリーニング店の50%～70%がPCEを使用していると推定されています^[update]。^[7]代替溶剤は利用可能ですが、機器、手順、オペレーターのトレーニングに大きな変更が必要になる場合があります。^{[7]可燃性溶剤の場合は、高価な}消火システムの設置が必要になる場合があります。^[7]

PCEは長年ドライクリーニングの事実上の標準溶剤であったため、既存の機器や手順に最小限の変更を加えるだけで使用できる「ドロップイン」代替溶剤を見つけることに大きな関心が寄せられています。^[7]

引火点が60℃（140℉）を超える高引火性炭化水素は、従来の炭化水素溶剤よりも安全であると考えられています。 ^{[7] : 18–19}例としては、エクソンモービルのDF-2000やシェブロンフィリップスのEcoSolv、Pure Dryなどがあります。これらの石油系溶剤はPCEほど攻撃的ではありませんが、効果も劣ります。炭化水素は可燃性ですが、適切に使用すれば火災や爆発のリスクを最小限に抑えることができます。消火システムも必要になる場合があります。炭化水素は揮発性有機化合物（VOC）汚染物質であると考えられています。^{[7] : 18–19}炭化水素は市場の約10～12％を占めています。^[要出典]

トリクロロエチレン（TCE）はPCEよりも毒性が強いが、現在ではほとんど使用されていない。優れた脱脂作用があるため、過去には工業用作業服や作業着の洗浄によく使用されていた。化学的にはテトラクロロエチレンと関連がある。TCEは米国環境保護庁によってヒトに対して発がん性があると分類されている。^[12]

超臨界CO2_はPCEの代替品ですが、ある種の汚れの除去には劣ります。^{[13] [7]界面活性剤を添加すると}_CO2の効力が向上します。^[14] 二酸化炭素はほぼ無毒ですが（高濃度では窒息の危険があります）。^[7]

CO2ドライクリーニング_のプロセスでは、衣類を詰めた密閉チャンバーに、貯蔵容器からガス状の二酸化炭素を約 200 ～ 300 psi (14 ～ 21 bar) の圧力まで充填します。このプロセスステップは、クリーニングチャンバーへの熱衝撃を避けるための予防措置として開始されます。次に、別の貯蔵容器から油圧式または電動式ポンプ (できればデュアルピストン) によって液体二酸化炭素がクリーニングチャンバーに送り込まれます。ポンプは液体二酸化炭素の圧力を約 900 ～ 1,500 psi (62 ～ 103 bar) まで上げます。別のサブクーラーが二酸化炭素の温度を沸点より 2 ～ 3 °C (3.6 ～ 5.4 °F) 下げ、ポンプの早期劣化につながる可能性のあるキャビテーションを防止します。 ^[15]

消費者レポートは_超臨界CO2を従来の方法よりも優れていると評価しました^{が、ドライクリーニングとランドリー協会は2007年のレポートで「洗浄能力がかなり低い」とコメントしました。 [16]}超臨界CO2_は全体的にマイルドな溶剤であり、汚れを攻撃する能力が低下します。

_超臨界CO2の欠点の 1 つは、電気伝導率が低いことです。メカニズムのセクションで述べたように、ドライクリーニングでは、化学的特性と機械的特性の両方を利用して汚れを除去します。溶剤が布地の表面と相互作用すると、摩擦によって汚れが移動します。同時に、摩擦によって電荷も蓄積されます。布地は導電性が非常に低いのですが、通常、この静電気が蓄積されると溶剤によって消散します。この放電は液体二酸化炭素では発生せず、布地の表面に電荷が蓄積すると、汚れが表面に引き寄せられ、クリーニング効率が低下します。^{[引用が必要]}

超臨界二酸化炭素の溶解性と導電性の悪さを補うために、研究は添加剤に焦点を当ててきました。溶解性を高めるために、2-プロパノールは極性化合物を溶解する溶媒の能力を高めるため、液体二酸化炭素の洗浄効果を高めることが示されています。^[17]

_超臨界CO2を使用する機械は高価で、PCE 機械よりも最大 90,000 ドル高いため、中小企業にとっては購入が困難です。これらの機械を備えたクリーニング業者の中には、汚れがひどい繊維製品用に従来の機械を現場に置いているところもありますが、植物由来の酵素が同等の効果があり、より環境に優しいと考える業者もいます。

数十年にわたり、PCE に代わる取り組みが行われてきました。しかし、以下の代替品は今のところ人気が出ていません。

• グリコールエーテル（「プロピレングリコールエーテル」とも呼ばれる）は、PCEの代替として1990年代に導入された有機溶剤の一種です。^{[7] ：23–24}これらの溶剤混合物は可燃性ですが、火災の危険性は高引火性炭化水素に匹敵すると考えられています。発がん性があるとは考えられておらず、比較的無害な持続性と環境への影響があります。^{[7] ：23–24}
• デカメチルシクロペンタシロキサン（「シロキサン」または「液体シリコーン」、商標名はシロキサンD5）^{[7] ：25は}、当初はGreenEarth Cleaningによって普及しました。^[18] PCEよりも高価です。^{[7]環境中で急速に分解する環境に優しい製品として販売されていますが、その}持続性、生体蓄積性、毒性のため、欧州連合では規制されています。^[19]
• ジブトキシメタン（ホルムアルデヒドジブチルアセタール、別名「ブチラール」、広く「アセタール」とも呼ばれ、商標はSolvonK4）^{[7] : 21は}、水性汚れと油性汚れを除去する双極性溶剤です。^{[20] [7]}この溶剤は洗浄用途では比較的新しいため、健康や環境への影響に関する具体的な研究は比較的少ないです。^{[7] : 21–22}
• 臭素化溶剤（n-プロピル臭化物、Fabrisolv、DrySolv）は、 PCEよりもKB値が高い溶剤です。これにより洗浄が速くなりますが、正しく使用しないと合成ビーズやスパンコールが損傷する可能性があります。健康面では、神経のしびれなど、nPBに関連するリスクが報告されています。^[21]環境面では、米国EPAによって承認されています。これはより高価な溶剤の1つですが、洗浄が速く、温度が低く、乾燥時間が短いという利点があります。2016年、マサチューセッツ州は、健康と環境への影響に対する懸念が高まったため、この溶剤を「高危険物質」に指定しました。^[22]

• ストッダード溶剤– 可燃性、爆発性があり、引火点は比較的低い 38 °C (100 °F)
• 四塩化炭素（CCl _{4 ）はかつて、最初の塩素系溶剤としてドライクリーニングに広く使用されていましたが、高い}肝毒性が発見されたため使用が中止されました。
• 1,1,1-トリクロロエタンは、オゾン層に有害な影響を与えるため使用が禁止されるまで、ドライクリーニングにも使用されていました。
• CFC の一種であるCFC-113 (フレオン-113) は、オゾン層に悪影響を与えるとして現在では禁止されています。1970 年代に CFC-113 は、インペリアル・ケミカル・インダストリーズ社によって「未来の溶剤」としてアークロンという名前で販売されました。

• 布地の修復
• 洗濯に関するトピックのリスト
• ウェットクリーニング

• 米国環境保護庁による危険概要
• NIOSH 安全衛生トピック: ドライクリーニング
• プロフェッショナルな衣類ケアに使用されるパークロロエチレンの代替品、マサチューセッツ州毒性物質使用削減研究所