Poliester

Fundație

Poliesterul este o fibră sintetică obținută din cărbune, aer, apă și petrol. Create într-un centru de cercetare din secolul al XX-lea, filamentele de poliester se formează în urma unei reacții chimice între un acid și o soluție alcoolică. În cadrul acestei reacții, cel puțin două particule se unesc pentru a forma un atom uriaș, a cărui structură se repetă pe toată lungimea sa. Filamentele de poliester pot forma particule foarte lungi, care sunt extrem de stabile și rezistente.

Poliesterul este utilizat la fabricarea a numeroase produse, printre care articole de îmbrăcăminte, articole de uz casnic, țesături industriale, benzi pentru calculatoare și de înregistrare, precum și echipamente de protecție electrică. Poliesterul prezintă câteva avantaje față de țesăturile tradiționale, cum ar fi bumbacul. Nu reține umezeala, dar absoarbe uleiul; această calitate face din poliester țesătura ideală pentru finisaje rezistente la apă, murdărie și căldură. De asemenea, porozitatea sa redusă îl face, în mod normal, rezistent la pete. Țesăturile din poliester pot fi preshrunk în timpul procesului de finisare, iar de atunci încolo materialul nu se mai contractă și nu se deformează. Materialul se vopsește ușor și nu este afectat de depuneri. Firele de poliester finisate constituie un material de înveliș viabil și hipoalergenic, astfel încât materialul este utilizat pentru umplerea pernelor, cusături, îmbrăcăminte de exterior și paturi de camping.

Istorie

În 1926, compania americană E.I. du Pont de Nemours and Co. a demarat cercetări privind particulele de dimensiuni excepțional de mari și fibrele sintetice. Această cercetare timpurie, condusă de W.H. Carothers, s-a concentrat pe ceea ce urma să devină nailonul, prima fibră sintetică. La scurt timp, în perioada 1939-1941, fizicienii britanici de cercetare au analizat studiile companiei du Pont și au desfășurat propriile cercetări în laboratoarele Calico Printers Association, Ltd. Această muncă a dus la crearea fibrei de poliester cunoscută în Anglia sub denumirea de Terylene.

În 1946, compania du Pont a obținut dreptul de a produce această fibră de poliester în Statele Unite. Compania a continuat cercetările în acest domeniu și, în 1951, a început să comercializeze fibra sub denumirea de Dacron. În anii următori, câteva companii au manifestat interes pentru firele de poliester și au lansat propriile variante ale produsului pentru diverse aplicații. Astăzi, există două tipuri principale de poliester: PET (polietilen tereftalat) și PCDT (poli-1,4-ciclohexilen-dimetilen tereftalat). PET, cel mai răspândit tip, este potrivit pentru o gamă mai largă de aplicații. Este mai rezistent decât PCDT, însă PCDT este mai versatil și mai flexibil. PCDT este potrivit pentru utilizările mai solicitante, cum ar fi draperiile și husele pentru mobilă. PET-ul poate fi utilizat singur sau amestecat cu alte țesături pentru a confecționa articole de îmbrăcăminte care nu se șifonează, nu își schimbă culoarea și își păstrează forma.

Materii prime

Poliesterul este un termen general care poate fi împărțit în poli, ceea ce înseamnă „mulți”, și ester, un compus chimic organic esențial. Materia primă utilizată în producția de poliester este etilena, care se obține din petrol. În acest proces, etilena este polimerul, elementul de bază al structurii sintetice a poliesterului, iar procesul chimic prin care se obține poliesterul finit se numește polimerizare.

Producția
Procedură

Poliesterul se produce prin una dintre câteva tehnici. Tehnica utilizată depinde de structura pe care o va avea poliesterul finit. Cele patru structuri esențiale sunt: fibră, fibră tăiată, cablu și umplutură din fibre. În structura de fibră, fiecare fir individual de fibră de poliester are o lungime constantă, oferind texturi cu suprafață netedă. În structura de fibre tăiate, fibrele sunt tăiate la lungimi scurte, prestabilite. În această structură, poliesterul este mai ușor de amestecat cu alte fire. Câlții reprezintă o structură în care fibrele continue sunt întinse liber împreună. Umplutura din fibre este structura voluminoasă utilizată la confecționarea păturilor, pernelor și îmbrăcămintei de exterior. Cele două structuri utilizate cel mai frecvent sunt fibrele continue și fibrele tăiate.

Asamblarea firului din filament

Polimerizare

• 1 Pentru a obține poliesterul, tereftalatul de dimetil este mai întâi supus unei reacții cu etilenglicol în prezența unui catalizator, la o temperatură cuprinsă între 302 și 410 °F (150–210 °C).
• 2 Compusul rezultat, o soluție de monomer (o singură moleculă, fără repetiții), este combinat cu acid tereftalic și încălzit la o temperatură de 472°F (280°C). Poliesterul proaspăt format, care este transparent și lichid, este expulzat printr-o deschizătură pentru a forma benzi lungi.

Uscarea

• 3 După ce poliesterul se ridică la suprafață în urma polimerizării, benzile lungi de lichid sunt lăsate să se răcească până când își pierd elasticitatea. Materialul este tăiat în bucăți mici și uscat complet pentru a preveni variațiile de consistență.

Strunjire cu lichefiere

• 4 Granulele de polimer sunt lichefiate la 500-518°F (260-270°C) pentru a forma o compoziție asemănătoare unui sirop. Amestecul este introdus într-un suport metalic numit filieră și forțat să treacă prin orificiile mici ale acesteia, care sunt de obicei rotunde, dar pot fi și pentagonale sau de altă formă, pentru a crea filamente cu caracteristici deosebite. Numărul de orificii din filieră determină grosimea firului, deoarece filamentele care ies sunt unite pentru a forma un singur fir.
• 5 În etapa de finisare, se pot adăuga diverse amestecuri sintetice la soluție pentru a conferi materialului rezultat proprietăți de rezistență la foc, antistatice sau pentru a facilita vopsirea acestuia.

Tragerea fibrei

• 6 Când poliesterul iese din filieră, este fragil și este întins efectiv până la de câteva ori lungimea sa inițială. Această întindere determină atomii de poliester să se alinieze în paralel. Acest proces îmbunătățește calitatea, rezistența și duritatea fibrei. Ulterior, când fibrele se usucă, firele devin puternice și solide, nu fragile.
• 7 Firele întinse pot prezenta diferențe considerabile în ceea ce privește lățimea și lungimea, în funcție de caracteristicile dorite ale materialului finit. În plus, pe măsură ce filamentele sunt întinse, acestea pot fi finisate sau răsucite pentru a obține texturi mai fine sau mai aspre.

Înfășurare

• 8 După ce firul de poliester este întins, acesta este răsucit pe bobine uriașe sau în mănunchiuri aliniate, fiind astfel pregătit pentru a fi țesut în țesătură.

Asamblarea fibrelor de bază

În procesul de fabricare a fibrelor discontinue din poliester, etapele de polimerizare, uscare și transformare prin dizolvare (etapele 1-4 de mai sus) sunt în mare măsură similare cu cele din producția de fire din fibre. Cu toate acestea, în procesul de filare prin dizolvare, filiera are mult mai multe orificii atunci când produsul este fibra discontinua. Grupurile de poliester cu aspect de frânghie care se formează se numesc câlți.

Remorcarea

• 1. Fâșia proaspăt formată este răcită imediat în recipiente în care se acumulează filamentele groase. Se adună câteva bucăți de fâșie, care sunt apoi întinse pe role încălzite până la o lungime de trei ori sau mai mult decât lungimea lor inițială.

Plisare

• 2 Firul tras este apoi introdus în camere de presare, care determină filamentele să se suprapună ca un acordeon, la un ritm de 9-15 pliuri pe inch (3-6 pe centimetru). Această procedură permite fibrei să rămână compactă în timpul etapelor ulterioare de asamblare.

Cadrul

• 3 După ce materialul a fost plisat, acesta este încălzit la 212-302°F (100-150°C) pentru a usca complet firele și a fixa pliul. O parte din plisaj va fi inevitabil îndepărtată din fire în timpul procedurilor următoare.

Tăiere

• 4 După reglarea temperaturii, firul este tăiat în bucăți mai scurte. Poliesterul destinat amestecului cu bumbac este tăiat în bucăți de 1,25–1,50 inch (3,2–3,8 cm); pentru amestecurile cu rayon, se taie bucăți de 2 inch (5 cm). Pentru texturi mai grele, cum ar fi copertă, fibrele de poliester sunt tăiate în bucăți de 6 inch (15 cm).

Viitorul

După prima experiență cu Statele Unite în 1951, poliesterul a devenit rapid fibra cu cea mai rapidă dezvoltare din țară. Simplul fapt că materialul își păstra permanent textura a făcut ca tricotajele duble din poliester să devină foarte populare la sfârșitul anilor 1960. Cu toate acestea, poliesterul s-a confruntat cu o “problemă de imagine” încă de atunci, iar articolele de îmbrăcăminte confecționate din poliester erau adesea desconsiderate și chiar ridiculizate. Câteva tipuri noi de poliester lansate la mijlocul anilor 1990 ar putea contribui la îmbunătățirea imaginii poliesterului. Un alt tip de fibră de poliester, numită microfibră, a fost prezentat publicului în 1991. Mai bogate și mai flexibile decât poliesterul convențional, țesăturile din microfibră sunt greu de diferențiat de cele din mătase. Creatorii de modă, precum Mary McFadden, au realizat o linie de articole vestimentare folosind acest nou tip de poliester. Specialiștii în materiale de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord dezvoltă un tip de poliester care ar putea fi la fel de rezistent ca Kevlarul, o superfibră utilizată la fabricarea vestelor antiglonț. Acest tip de poliester ar putea fi utilizat în viitor ca material compozit pentru automobile și avioane.