Како да се направи полиестерска пластика и нејзината употреба во текстилните апликации
Полиестерот е еден од најшироко произведените синтетички пластики во светот, првенствено во форма на влакна за текстилната индустрија. Во секојдневниот живот, полиестерот е присутен како ткаенина за облека, конец за шиење, завеси, чаршафи, па дури и како материјал за мешање за зголемување на цврстината на ткаенината. Хемиски, полиестерот е полимер составен од долги синџири што произлегуваат од реакцијата на одредени мономери преку процес на полимеризација. Најчестиот вид што се користи за текстил е ПЕТ (полиетилен терефталат), материјал познат и како материјал за шишиња за пијалоци. Оваа статија дискутира за тоа како да се направи полиестерска пластика (поточно ПЕТ) и нејзината употреба во текстилните апликации, заедно со нејзините предности и ограничувања.
Што е полиестерска пластика?
„Полиестер“ е термин за група полимери што содржат естерски групи во нивните основни ланци. Најпознат е PET, бидејќи е лесен за масовно производство, јак, релативно стабилен и може да се преработи во фини влакна за ткаенина. PET е направен од две главни компоненти:
1. Терефтална киселина (TPA) или нејзиниот дериват диметил терефталат (DMT)
2. Етилен гликол (EG)
Кога овие два материјали реагираат, се формираат долги полимерни ланци. Овие ланци се нарекуваат полиестерска пластика. Меѓутоа, за да стане текстилно влакно, ПЕТ не се произведува едноставно; тој мора да се обработи преку топење, предење, влечење и прилагодување на кристалноста за да се постигнат посакуваните механички својства.
Суровини и принципи на реакција за формирање на полиестер
Генерално, производството на ПЕТ се изведува низ две главни фази на реакција:
1. Естерификација или трансестерификација
– Доколку се користи TPA + EG: се случува естерификација, при што се создаваат олигомери и вода како нуспроизводи.
– Доколку се користи DMT + EG: се случува трансестерификација, при што се создаваат олигомери и метанол како нуспроизводи.
2. Поликондензација
Олигомерите потоа реагираат понатаму за да формираат подолги молекули (полимери), додека континуирано ослободуваат помали молекули (вода или етилен гликол). Должината на ланецот (молекуларната тежина) на PET значително ја одредува јачината на добиеното влакно.
На индустриско ниво, овој процес се изведува на високи температури и вакуумски услови, така што нуспроизводите брзо се отстрануваат, така што реакцијата кон формирање на долги полимери е пооптимална.
Како да се направи полиестерска пластика (ПЕТ) воопшто
Следново ги прикажува фазите на производство на полиестер од перспектива на индустриски процес. Треба да се напомене дека ова е концептуален преглед; вистинското производство бара хемиска фабрика со високи безбедносни контроли.
1. Подготовка на суровини
Суровините TPA/DMT и етилен гликол прво се прочистуваат. Чистотата е важна бидејќи нечистотиите можат да предизвикаат пожолтување, да ја намалат јачината или да го инхибираат формирањето на долги ланци.
2. Почетна реакција: естерификација или трансестерификација
Суровините се загреваат во реакторот. Во оваа фаза се формираат мономерни/олигомерни естри.
– Доколку се користи депонија, се создава вода и мора да се отстрани.
– Ако се користи DMT, се формира и се одвојува метанол.
Оваа фаза го одредува почетниот квалитет на олигомерите, како и ефикасноста на последователната реакција.
3. Поликондензација за формирање на полимери
Олигомерната смеса се загрева на повисока температура, обично со помош на катализатор. Реакцијата продолжува, ослободувајќи нуспроизводи (на пр., етилен гликол) за да се продолжат полимерните ланци. Во оваа фаза, често се користи вакуум за да се забрза ослободувањето на мали молекули, со што полимеризацијата станува поефикасна.
Резултатот е густа ПЕТ стопена маса, слична на многу густа мед, која е подготвена за преработка во пелети или директно предење во влакна.
4. Формирање и сушење на парчиња/пелети
ПЕТ често се произведува во форма на чип (пелети). Откако ќе се формира полимерот, материјалот се лади и се сече на мали гранули. Овие пелети потоа се сушат бидејќи влагата може да предизвика деградација (кинење на синџирот) за време на повторното топење. Ова сушење е клучен чекор пред процесот на предење на влакната.
5. Предење со влакна (предење со топење)
Во текстилната индустрија, ПЕТ обично се претвора во влакна со помош на методот на топење на предење:
– ПЕТ пелетите се претопуваат.
– Стопената маса се турка низ предиво (вид калап со мали дупки).
– Излегува како фини филаменти, а потоа се лади во влакна.
Дебелината на влакната може да се прилагоди според големината на дупката на вртечката мрежа и брзината на влечење.
6. Црпење и термичко поставување
Новоформираните влакна сè уште не се многу цврсти. За да се зголеми цврстината и издржливоста, влакната се подложуваат на:
– Цртање: Влакната се растегнуваат за порамномерно усогласување на полимерните ланци. Ова ја зголемува затегнувачката цврстина и стабилноста.
– Топлинско поставување: контролирано загревање за заклучување на структурата и регулирање на степенот на кристалност, влијаејќи на еластичноста, сјајот и димензионалната стабилност.
7. Сечење или текстурирање
Во зависност од намената, полиестерските влакна можат да бидат:
– Оставено како континуиран филамент (за фини ткаенини или одредени предива).
– Исечете на основни влакна (кратки влакна) и потоа предете како памук.
– Се дава третман за текстурирање за да се добие кадрав/волуменски ефект, за да се чувствува пополно и поудобно за носење.
Употреба на полиестер во текстилната индустрија
Полиестерот стана омилен во текстилната индустрија поради неговата комбинација на својства: цврстина, издржливост, брзо сушење и леснотија на производство во големи размери. Еве ги неговите главни употреби:
1. Секојдневна облека и мода
Полиестерот се користи за маици, кошули, јакни, здолништа и разни модни парчиња. Полиестерот често се меша со памук (полипамук) за:
– Ги намалува заплеткувањата,
– Забрзува сушење,
– Ја зголемува отпорноста на кинење и работниот век.
2. Спортска облека и активности на отворено
За спорт, полиестерот е одличен затоа што:
– Не апсорбира толку вода како природните влакна,
– Брзо сушење, погодно за интензивни активности,
– Лесна обработка во ткаенина што „ја впива влагата“ (ја пренесува потта од кожата на површината на ткаенината).
Јакните за ветробранско стакло, дресовите, панталоните за тренинг, па дури и облеката за планинарење често користат полиестер.
3. Домашен текстил
Полиестерот е широко користен во чаршафи, навлаки за перници, ќебиња, завеси и тапацир бидејќи:
– Отпорен на брчки,
– Релативно отпорен на дамки,
– Стабилна форма и не се растегнува лесно,
– Поекономично од некои природни влакна.
4. Неткаени и индустриски производи
Полиестерот се испорачува и во неткаена форма за:
– Меѓуслој (внатрешен слој на облека),
– Едноставен филтер,
– Геотекстили,
– Одредена топлинска изолација,
– Материјал за премачкување или зајакнување во композитни производи.
5. Конец за шиење и текстилни додатоци
Полиестерското предиво е популарно затоа што:
- Силен,
– Не е лесно да се скрши,
– Отпорен на триење,
– Погодно за машини за шиење со голема брзина.
Дополнително, полиестерот се користи во ленти, јажиња, мрежи и ткаенини.
Предности и ограничувања на полиестерот за текстил
Главни предности:
– Силен и издржлив
– Отпорен на брчки и димензионално стабилен
– Брзо сушење и лесно одржување
– Лесно се меша со други влакна
– Трошоците за производство се релативно ниски
Ограничувања:
– Помалку апсорбирачки од памукот, па затоа некои луѓе се чувствуваат „жешко“
– Може да произведе статички електрицитет
– Можност за задржување на мирис ако завршната обработка на ткаенината не е добра
– Еколошки проблеми: доаѓа од петрохемикалии и може да произведе микропластика за време на перењето.
Затоа, модерните текстилни иновации се претежно насочени кон зголемена удобност (завршна обработка против мириси, подобро впивање), како и еколошки решенија како што е рециклиран полиестер (rPET).
Затворање
Полиестерската пластика, особено ПЕТ, се прави преку хемиска реакција помеѓу терефтална киселина (или DMT) и етилен гликол, проследена со поликондензација за да се формира полимер со долг ланец. Потоа, полиестерот се преработува во влакна преку топење на предење, влечење и термичко поставување за да се постигне цврстина и стабилност. Полиестерот е широко користен во текстилните апликации - од облека и спортска облека до домашен текстил, па сè до индустриски апликации - поради неговата цврстина, брзо сушење и економичност. И покрај ограничувањата во однос на удобноста и еколошките проблеми, полиестерот останува 'рбетот на текстилната индустрија, особено како што се развиваат технологиите за завршна обработка и рециклирање за да се справат со денешните предизвици.
Ако сакате, можам да го адаптам овој напис во потехничка верзија (со шеми на реакции) или поедноставна верзија за училишни задачи.
