Polyester

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Hintergrund

Polyester ist eine synthetische Faser, die aus Kohle, Luft, Wasser und Erdöl gewonnen wird. In einem Labor des 20. Jahrhunderts entwickelt, entstehen Polyesterfasern durch eine chemische Reaktion zwischen einer Säure und einem Alkohol. Bei dieser Reaktion verbinden sich zwei oder mehr Moleküle zu einem großen Molekül, dessen Struktur sich über seine gesamte Länge wiederholt. Polyesterfasern können sehr ionische Moleküle bilden, die sehr stabil und stark sind.

Polyester wird bei der Herstellung vieler Produkte verwendet, darunter Kleidung, Heimtextilien, Industriestoffe, Computer- und Aufnahmebänder sowie elektrische Isolierungen. Polyester hat gegenüber herkömmlichen Stoffen wie Baumwolle mehrere Vorteile. Es nimmt keine Feuchtigkeit auf, aber es nimmt Öl auf; Diese Qualität macht Polyester zum perfekten Stoff für das Auftragen von wasser-, schmutz- und feuerfesten Ausrüstungen. Seine geringe Saugfähigkeit macht es zudem von Natur aus resistent gegen Flecken. Kleidung aus Polyester kann im Veredelungsprozess vorgeschrumpft werden, und danach ist der Stoff beständig gegen Schrumpfen und dehnt sich nicht aus. Der Stoff ist leicht färbbar und wird nicht durch Schimmel beschädigt. Strukturierte Polyesterfasern sind ein wirksamer, nichtallergener Isolator, daher wird das Material zum Füllen von Kissen, Steppdecken, Oberbekleidung und Schlafsäcken verwendet.

Verlauf

Im Jahr 1926 gründete die in den USA ansässige E.I. du Pont de Nemours und Co. begannen mit der Erforschung sehr großer Moleküle und synthetischer Fasern. Diese frühe Forschung unter der Leitung von W.H. Carothers, zentriert auf dem, was Nylon wurde, der ersten synthetischen Faser. Bald darauf, in den Jahren 1939-41, interessierten sich britische Forschungschemiker für die Du Pont-Studien und führten ihre eigenen Forschungen in den Labors der Calico Printers Association, Ltd. durch. Diese Arbeit führte zur Entwicklung der in England als Terylene bekannten Polyesterfaser .

1946 erwarb du Pont das Recht zur Herstellung dieser Polyesterfaser in den USA. Das Unternehmen führte einige weitere Entwicklungsarbeiten durch und begann 1951 mit der Vermarktung der Faser unter dem Namen Dacron. In den folgenden Jahren interessierten sich mehrere Unternehmen für Polyesterfasern und stellten eigene Versionen des Produkts für unterschiedliche Anwendungen her. Heute gibt es zwei Haupttypen von Polyester, PET (Polyethylenterephthalat) und PCDT (Poly-1,4-Cyclohexylen-Dimethylen-Terephthalat). PET, der populärere Typ, ist für eine breitere Vielfalt von Anwendungen anwendbar. Es ist stärker als PCDT, obwohl PCDT elastischer und belastbarer ist. PCDT ist für schwerere Verbraucheranwendungen wie Vorhänge und Möbelbezüge geeignet. PET kann allein oder in Mischung mit anderen Stoffen verwendet werden, um Kleidung herzustellen, die knitter- und schmutzabweisend ist und ihre Form behält.

Rohstoffe

Polyester ist ein chemischer Begriff, der in Poly, . unterteilt werden kann bedeutet viele, und Ester, eine basische organisch-chemische Verbindung. Der Hauptbestandteil bei der Herstellung von Polyester ist Ethylen, das aus Erdöl gewonnen wird. Bei diesem Verfahren ist Ethylen das Polymer, der chemische Baustein von Polyester, und der chemische Prozess, der den fertigen Polyester herstellt, wird als Polymerisation bezeichnet.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Polyester wird nach einem von mehreren Verfahren hergestellt. Welches verwendet wird, hängt von der Form des fertigen Polyesters ab. Die vier Grundformen sind Filament, Stapel, Werg und Füllwatte. In der Filamentform ist jeder einzelne Strang der Polyesterfaser in der Länge durchgehend, wodurch Gewebe mit glatter Oberfläche erzeugt werden. In Stapelform werden Filamente auf kurze, vorbestimmte Längen geschnitten. In dieser Form lässt sich Polyester leichter mit anderen Fasern mischen. Werg ist eine Form, bei der Endlosfilamente lose zusammengezogen werden. Fiberfill ist die voluminöse Form, die bei der Herstellung von Steppdecken, Kissen und Oberbekleidung verwendet wird. Die beiden am häufigsten verwendeten Formen sind Filament und Stapel.

Herstellung von Filamentgarn

Polymerisation

• 1 Um Polyester zu bilden, wird Dimethylterephthalat zuerst mit Ethylenglycol in Gegenwart eines Katalysators bei einer Temperatur von 302–410 °F (150–210 °C) umgesetzt.
• 2 Die resultierende Chemikalie, ein monomerer Alkohol (ein einzelnes, sich nicht wiederholendes Molekül), wird mit Terephthalsäure kombiniert und auf eine Temperatur von 472 °F (280 °C) erhitzt. Neu geformtes Polyester, das klar und geschmolzen ist, wird durch einen Schlitz extrudiert, um lange Bänder zu bilden.

Trocknen

• 3 Nachdem der Polyester aus der Polymerisation hervorgegangen ist, werden die langen geschmolzenen Bänder abkühlen gelassen, bis sie spröde werden. Das Material wird in winzige Chips geschnitten und vollständig getrocknet, um Unregelmäßigkeiten in der Konsistenz zu vermeiden.

Schmelzeschleudern

• 4 Polymerchips werden bei 500–518 °F (260–270 °C) geschmolzen, um eine sirupartige Lösung zu bilden. Die Lösung wird in einen Metallbehälter namens Spinndüse gefüllt und durch seine winzigen Löcher gepresst, die normalerweise rund sind, aber fünfeckig oder eine andere Form haben können, um spezielle Fasern herzustellen. Die Anzahl der Löcher in der Spinndüse bestimmt die Größe des Garns, da die austretenden Fasern zu einem einzigen Strang zusammengeführt werden.
• 5 In der Spinnphase können der Lösung andere Chemikalien zugesetzt werden, um das resultierende Material flammhemmend, antistatisch oder leichter färbbar zu machen.

Ziehen der Faser

• 6 Wenn Polyester aus der Spinndüse austritt, ist es weich und lässt sich leicht auf das Fünffache seiner ursprünglichen Länge verlängern. Das Strecken zwingt die zufälligen Polyestermoleküle, sich in einer parallelen Formation auszurichten. Dies erhöht die Festigkeit, Zähigkeit und Elastizität der Faser. Dieses Mal, wenn die Filamente trocknen, werden die Fasern fest und stark, anstatt spröde.
• 7 Gezogene Fasern können in Durchmesser und Länge stark variieren, abhängig von den gewünschten Eigenschaften des fertigen Materials. Außerdem können die Fasern beim Ziehen texturiert oder verdreht werden, um weichere oder mattere Stoffe zu erzeugen.

Wicklung

• 8 Nachdem das Polyestergarn verstreckt ist, wird es auf große Spulen oder flachgewickelte Spulen gewickelt, die zum Verweben bereit sind.

Herstellung von Stapelfasern

Bei der Herstellung von Polyester-Stapelfasern sind die Polymerisation, das Trocknen und das Schmelzspinnen (Schritte 1-4 oben) weitgehend die gleichen wie bei der Herstellung von Filamentgarn. Beim Schmelzspinnverfahren weist die Spinndüse jedoch viel mehr Löcher auf, wenn das Produkt Stapelfasern ist. Die dabei entstehenden seilartigen Polyesterbündel werden als Tow bezeichnet.

Schlepplift

• 1 Neu geformtes Kabel wird schnell in Dosen abgekühlt, die die dicken Fasern sammeln. Mehrere Kabelstränge werden gesammelt und dann auf beheizten Walzen auf das Drei- bis Vierfache ihrer ursprünglichen Länge gezogen.

Crimpen

• 2 Das gezogene Kabel wird dann in Kompressionsboxen geführt, die die Fasern zwingen, sich wie eine Ziehharmonika zu falten, mit einer Rate von 9-15 Kräuselungen pro Zoll (3-6 pro cm). Dieser Prozess hilft der Faser, während der späteren Herstellungsstufen zusammenzuhalten.

Einstellung

• 3 Nachdem das Kabel gekräuselt ist, wird es auf 212–302 °F (100–150 °C) erhitzt, um die Fasern vollständig zu trocknen und die Kräuselung zu fixieren. Bei den folgenden Prozessen wird unvermeidlich ein Teil der Kräuselung aus den Fasern herausgezogen.

Schneiden

• 4 Nach der Thermofixierung wird das Werg in kürzere Längen geschnitten. Polyester, das mit Baumwolle vermischt wird, wird in Stücke von 3,2 bis 3,8 cm (1,25 bis 1,50 Zoll) geschnitten; für Viskosemischungen werden Längen von 5 cm (2 Zoll) geschnitten. Für schwerere Stoffe wie Teppiche Polyesterfilamente werden in Längen von 6 Zoll (15 cm) geschnitten.

Die Zukunft

Nach seiner Einführung in die Vereinigten Staaten im Jahr 1951 wurde Polyester schnell zur am schnellsten wachsenden Faser des Landes. Die Pflegeleichtigkeit des permanenten Pressgewebes machte Polyester-Doppelstrick Ende der 1960er Jahre äußerst beliebt. Allerdings leidet Polyester seither unter einem "Imageproblem", und Kleidung aus Polyester wurde oft abgewertet und sogar lächerlich gemacht. Mehrere neue Formen von Polyester, die Anfang der 1990er Jahre eingeführt wurden, können dazu beitragen, das Image von Polyester wiederzubeleben. Eine neue Form von Polyesterfasern, Mikrofaser genannt, wurde 1991 der Öffentlichkeit vorgestellt. Luxuriöser und vielseitiger als herkömmliches Polyester, sind Mikrofaserstoffe schwer von Seidenstoffen zu unterscheiden. Bekleidungsdesigner wie Mary McFadden haben eine Kleiderlinie mit dieser neuen Form von Polyester kreiert. Textilforscher der North Carolina State University entwickeln eine Form von Polyester, die so stark sein kann wie Kevlar, ein Superfasermaterial, das zur Herstellung kugelsicherer Westen verwendet wird. Diese Art von Polyester kann schließlich als Verbundmaterialien für Autos und Flugzeuge verwendet werden.