البوليستر

مؤسسة

البوليستر عبارة عن ألياف صناعية يتم الحصول عليها من الفحم والهواء والماء والزيت. تم إنشاء خيوط البوليستر في أحد مراكز الأبحاث في القرن العشرين، وتتشكل من تفاعل اصطناعي بين المادة المسببة للتآكل والسائل. في هذه الاستجابة، يتحد جسيمان على الأقل لتكوين ذرة كبيرة تتكرر بنيتها طوال طولها. يمكن لخيوط البوليستر أن تشكل جزيئات أيونية شديدة الثبات والصلابة.

يُستخدم البوليستر في تجميع العديد من العناصر، بما في ذلك الملابس والسلع المنزلية والأنسجة الحديثة وأجهزة الكمبيوتر وأشرطة التسجيل والحماية الكهربائية. يتمتع البوليستر ببعض المزايا الإيجابية على الأنسجة التقليدية مثل القطن. لا يحتفظ بالرطوبة ولكنه يمتص الزيت. هذه الجودة تجعل البوليستر نسيجًا مثاليًا لاستخدام مواد مقاومة للماء والتربة والحرارة. كما أن إسفنجيتها المنخفضة تجعلها مقاومة للبقع بشكل طبيعي. يمكن انكماش الفستان المصنوع من البوليستر مسبقًا في عملية الإكمال، ومن هنا يقاوم النسيج الانكماش ولن يتمدد ويصدأ. الملمس قابل للصبغ بشكل فعال، ولا يتضرر من التراكمات. خيوط البوليستر النهائية عبارة عن غلاف قابل للحياة وغير مسبب للحساسية، لذلك يتم استخدام المادة لملء الفوط والخياطة والملابس الخارجية وأسرة التخييم.

تاريخ

في عام 1926، ومقرها الولايات المتحدة E.I. بدأت شركة du Pont de Nemours and Co. التحقيق في الجزيئات الضخمة والخيوط الاصطناعية. هذه الدراسة المبكرة برئاسة دبليو. ركز كاروثرز على ما تحول إلى النايلون، وهو أول ألياف صناعية. لم يمض وقت طويل، في الأعوام 1939-1941، قام علماء فيزياء أبحاث بريطانيون بفحص فكر دو بونت وأجروا بحثهم الخاص في المنشآت البحثية التابعة لجمعية طابعات كاليكو المحدودة. أدى هذا العمل إلى تصنيع ألياف البوليستر المعروفة في إنجلترا باسم تيريلين.

في عام 1946، حصلت دو بونت على امتياز تصنيع ألياف البوليستر هذه في الولايات المتحدة. وجهت المنظمة بعض الأعمال التكوينية الإضافية، علاوة على ذلك، في عام 1951، بدأت في الإعلان عن الألياف تحت اسم داكرون. خلال السنوات التالية، أصبحت بعض الشركات مهتمة بخيوط البوليستر وقدمت إصداراتها الخاصة من المنتج لاستخدامات مختلفة. اليوم، هناك نوعان أساسيان من البوليستر، PET (البولي إيثيلين تيريفثاليت) والأكثر من ذلك، PCDT (بولي-1، 4-سيكلوهكسيلين-ثنائي ميثيلين تيريفثاليت). يعتبر PET، وهو النوع الأكثر شيوعًا، مادة لمجموعة واسعة من الوظائف. إنه أقوى من PCDT، لكن PCDT متعدد الاستخدامات ومرن بشكل متزايد. PCDT مناسب لاستخدامات العملاء الأثقل، على سبيل المثال، الستائر وأغطية الأثاث. يمكن استخدام مادة PET بمفردها أو مزجها مع مواد مختلفة لصنع ملابس آمنة للتجاعيد وإعادة اللون وتحافظ على شكلها.

المواد الخام

البوليستر هو مصطلح مادة يمكن اقتحامها بولي, وهو ما يعني الكثير، و استر, مركب كيميائي عضوي أساسي. القاعدة المستخدمة في إنتاج البوليستر هي الإيثيلين، الذي يتم الحصول عليه من النفط. في هذا الإجراء، يكون الإيثيلين هو البوليمر، وهو مربع البنية الاصطناعية للبوليستر، وتسمى عملية الخلط التي تنتج البوليستر المكتمل بالبلمرة.

التصنيع
إجراء

يتم تصنيع البوليستر بإحدى التقنيات القليلة. يعتمد الشكل المستخدم على الهيكل الذي سيتخذه البوليستر المكتمل. الهياكل الأساسية الأربعة هي الألياف، والتيلة، والسحب، والألياف. في بنية الألياف، تكون كل خصلة فردية من ألياف البوليستر طويلة بشكل ثابت، مما يوفر نسيجًا أملس السطح. في البنية الأساسية، يتم تقطيع الألياف إلى شرائح قصيرة وأطوال محددة مسبقًا. في هذا الهيكل، يكون من الأسهل خلط البوليستر مع خيوط مختلفة. السحب عبارة عن هيكل يتم فيه سحب الألياف الثابتة معًا بحرية. Fiberfill هو الهيكل الضخم المستخدم في تجميع البطانيات والوسائد والملابس الخارجية. الهيكلان الأكثر استخدامًا هما الألياف والتيلة.

تجميع خيوط الغزل

البلمرة

• 1 لتأطير البوليستر، تتم استجابة ثنائي ميثيل تيريفثالات أولاً باستخدام جلايكول الإيثيلين على مرأى من قوة دافعة عند درجة حرارة 302-410 درجة فهرنهايت (150-210 درجة مئوية).
• 2 يتم ربط المركب التالي، وهو سائل مونومر (جزيء واحد غير قابل للتكرار)، بحمض التريفثاليك ويتم رفعه إلى درجة حرارة 472 درجة فهرنهايت (280 درجة مئوية). يتم طرد البوليستر المُشكل حديثًا، والذي يكون شفافًا وسائلًا، من خلال فتحة لتشكيل شرائط طويلة.

تجفيف

• 3 بعد أن يرتفع البوليستر من البلمرة، يتم السماح للشرائط السائلة الطويلة بالتبريد حتى تصبح ضعيفة. يتم تقطيع المادة إلى شرائح صغيرة وتجفيفها بالكامل لمنع التناقضات في الاتساق.

تسييل تحول

• يتم تسييل 4 رقائق بوليمر عند درجة حرارة 500-518 درجة فهرنهايت (260-270 درجة مئوية) لتشكيل ترتيب يشبه الشراب. يتم وضع التركيبة في حامل معدني يسمى المغزل ويتم تقييدها من خلال فجواتها الصغيرة، والتي عادة ما تكون مستديرة، ولكنها قد تكون خماسية أو أي شكل آخر لإنشاء خيوط فريدة. يحدد عدد الفجوات الموجودة في المغزل حجم الخيط، حيث تتحد الخيوط الصاعدة لتشكل خيطًا منفردًا.
• 5 في مرحلة الخراطة، يمكن إضافة خلطات اصطناعية مختلفة إلى الإجابة لجعل المادة التالية مقاومة للحريق، أو مضادة للكهرباء الساكنة، أو أبسط في اللون.

رسم الألياف

• 6 عندما يرتفع البوليستر من المغزل، يصبح رقيقًا ويتمدد بشكل فعال حتى يصل إلى عدة أضعاف طوله الفريد. يعمل التمدد على تمكين ذرات البوليستر العشوائية من التكيف في ترتيب متوازي. وهذا يزيد من جودة الألياف واجتهادها وقوتها. هذه المرة، عندما تجف الألياف، تصبح الخيوط قوية وصلبة وهشة.
• 7 قد تختلف الخيوط المرسومة بشكل كبير من حيث المسافة والعرض والطول، اعتمادًا على السمات المطلوبة للمادة المكتملة. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتم رسم الخيوط، قد يتم الانتهاء منها أو تشويهها للحصول على قوام أكثر اعتدالًا أو أكثر وضوحًا.

لف

• 8 بعد سحب خيوط البوليستر، يتم لفها على بكرات ضخمة أو حزم إصابة مستوية، معدة لنسجها في مادة.

تجميع الألياف الأساسية

في صناعة ألياف البوليستر الأساسية، فإن البلمرة والتجفيف والتدوير (المراحل 1-4 أعلاه) تعادل إلى حد كبير إنتاج خيوط الألياف. ومع ذلك، في عملية تحويل المادة السائلة، يحتوي المغازل على فتحات أكثر بكثير عندما تكون القطعة من الألياف الأساسية. تسمى مجموعات البوليستر التي تشبه الحبال والتي تتطور بالسحب.

سحب الرسم

• 1 يتم تبريد السحب ذو الشكل الجديد على الفور في مرطبانات تتراكم فيها الخيوط السميكة. يتم تجميع عدة أطوال من السحب ثم يتم سحبها على بكرات دافئة إلى ثلاثة أو عدة أضعاف طولها الأصلي.

ضفائر

• 2 يتم بعد ذلك دعم السحب المسحوب في صناديق الضغط، والتي تعمل على تراكب الخيوط مثل الأكورديون، بمعدل 9-15 تجعدًا لكل بوصة (3-6 لكل سم). يمكّن هذا الإجراء الألياف من التماسك أثناء مراحل التجميع اللاحقة.

جلسة

• 3 بعد تجعيد الشعر، يتم تسخينه عند درجة حرارة 212-302 درجة فهرنهايت (100-150 درجة مئوية) لتجفيف الخيوط تمامًا وضبط الطية. سيتم لا مفر من سحب بعض التجعدات من الخيوط أثناء الإجراءات التالية.

قطع

• 4 بعد ضبط الدفء، يتم قطع السحب إلى أطوال أقصر. يتم قطع البوليستر الذي سيتم خلطه مع القطن إلى قطع بحجم 1.25-1.50 بوصة (3.2-3.8 سم)؛ بالنسبة لخلطات الرايون، يتم قطع أطوال 2 بوصة (5 سم). للأنسجة الثقيلة، مثل غطاء،, يتم تقطيع ألياف البوليستر إلى أطوال 6 بوصات (15 سم).

المستقبل

بعد التجربة الأولى مع الولايات المتحدة في عام 1951، تحول البوليستر بسرعة إلى الألياف الأسرع تطورًا في البلاد. أدى النظر البسيط إلى نسيج الضغط الدائم إلى جعل حبكة البوليستر المزدوجة بارزة جدًا في أواخر الستينيات. ومع ذلك، فقد عانى البوليستر من “مشكلة الصورة” منذ ذلك الوقت، وكثيرًا ما كانت الملابس المصنوعة من البوليستر مهينة بل ومستهزئة. قد تساعد بعض الأنواع الجديدة من البوليستر التي تم تقديمها في منتصف التسعينيات في تجديد صورة البوليستر. نوع آخر من ألياف البوليستر، يسمى الألياف الدقيقة، تم تقديمه في الهواء الطلق في عام 1991. أكثر ثراءً ومرونة من البوليستر التقليدي، يصعب تمييز نسيج الألياف الدقيقة عن نسيج الحرير. مخططو الملابس، على سبيل المثال، ماري مكفادين، صنعوا مجموعة من الملابس باستخدام هذا النوع الجديد من البوليستر. يقوم متخصصو المواد في كلية ولاية كارولينا الشمالية ببناء نوع من البوليستر قد يكون صلبًا مثل مادة الكيفلار، وهي مادة فائقة الألياف تستخدم لصنع سترات لا يمكن اختراقها. يمكن في النهاية استخدام هذا النوع من البوليستر كمواد مركبة للسيارات والطائرات.