化学繊維のNO.1 --ポリエステル。

化学繊維のNO.1 --ポリエステル。

ポリエステル、学名Polyester、英語名polyester、化学式(C10H8O4)n。

有機二塩基酸と二塩基性アルコール「ポリエチレンテレフタレート」を紡糸により縮合させて得られる合成繊維で、PET繊維と呼ばれます。これはポリマー化合物であり、合成繊維の最初の主要な種類です。

最大の利点は、しわになりにくく、形状保持力が非常に優れており、強度と弾性率が高いことです。回復能力。しっかりしていて耐久性があり、しわになりにくく、アイロン不要で、ベタつきません。

開発の歴史

ポリエステル繊維は、エステル基によって接続された高分子鎖で繊維ポリマーを形成した合成繊維です。

中国では、繊維の85%以上にポリエチレンテレフタレートが含まれているものをポリエステルと呼びます。

アメリカのダクロン、日本のテトロン、イギリスのテルレンカ、旧ソ連のラブサンなど海外の商品名も多い。

1894 年に、Vorlander は塩化コハク酸とエチレングリコールを使用して低分子量ポリエステルを製造しました。

1898 年、アインコーンはポリカーボネートを合成しました。

1930 年、カロザーズは脂肪族ポリエステルを合成しました。

初期に合成されたポリエステルは主に脂肪族化合物であり、相対分子量と融点が低く、水に溶けやすいため、織物繊維としての利用価値がありません。

1941 年、英国の Winfield と Dickson は、ジメチル テレフタレート (DMT) とエチレン グリコール (EG) を使用してポリエチレン テレフタレート (PET) を合成しました。これは、溶融状態で紡糸して優れた性能の繊維を製造できます。

1953 年、米国は初めて PET 繊維を生産する工場を建設しました。

PET 繊維は 3 つの合成繊維の中で最も遅れて開発されました。

近年、有機合成、高分子科学、産業の発展に伴い、異なる特性を持った実用的なポリエステル繊維が数多く開発されています。例えば、高い伸縮性弾性を有するポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維やポリプロピレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、超高強度、高弾性率を有する全芳香族ポリエステル繊維。

ポリエステル繊維は、高い破断強度と弾性率、適度な反発力、優れた熱セット効果、優れた耐熱性と耐光性など、一連の優れた特性を備えています。ポリエステル繊維の融点は約２５５℃、ガラス転移温度は約７０℃であり、広範囲の使用条件下で形状が安定であり、その生地は洗濯可能である。

また、インピーダンス（有機溶剤、石鹸、洗剤、漂白液、酸化剤に対する耐性など）に優れ、耐食性も良好で、弱酸、アルカリなどにも安定であるため、幅広い用途、工業用用途に使用されています。

石油産業の急速な発展はまた、近年の化学、機械、電子自動制御技術およびその他の技術の発展と相まって、ポリエステル繊維の生産のためのより豊富で安価な原料を提供し、その結果、原料生産、繊維成形および加工プロセスは徐々に短距離、連続、自動化および高速を実現し、ポリエステル繊維は合成繊維品種の中で最も速い開発速度、最も高い収量となっている。

2010 年、世界のポリエステル繊維生産量は 3,730 万トンに達し、世界の合成繊維全体の 74% を占めました。

パフォーマンスとアクション

1. 物理的性質

①色。ポリエステルは一般にシルケット加工により乳白色であり、マット製品を製造するには紡糸前にマット剤 TiO2 を添加する必要があり、純白の製品を製造するには増白剤を添加する必要があり、カラーシルクを製造するには紡糸溶融物に顔料または染料を添加する必要があります。

② 表面および断面形状。従来のポリエステルは、平滑な表面と略円形の断面を有する。特殊な形状の口金を使用すれば、三角、Ｙ字、中空、その他の特殊な断面形状の繊維とすることができる。

③密度。完全に非晶質の場合、ポリエステルの密度は 1.333g/cm3 です。完全に結晶化すると、1.455g/cm3 通常、ポリエステルの結晶化度はより高く、密度は 1.38 ～ 1.40g/cm3 で、ウール (1.32g/cm3) と同様です。

④水分回復率。標準状態におけるポリエステルの水分回復率は0.4%であり、アクリル繊維(1%～2%)やナイロン繊維(4%)に比べて低くなります。ポリエステルは吸湿性が低いため、湿潤強度の低下が少なく、洗濯して着用可能です。しかし、加工時や着用時の静電気現象が深刻で、生地の通気性や吸湿性も劣ります。

⑤ 熱性能。ポリエステルの軟化点Tは230～240℃、融点Tmは255～265℃、分解点Tは約300℃です。ポリエステルは火の中で燃えて丸くなり、黒い煙と香りを伴って溶けてビーズになります。

⑥耐光性。アクリル繊維に次ぐ耐光性を誇ります。ポリエステルの耐光性はその分子構造に関係しており、ポリエステルは 315nm の光波領域にのみ強い吸収帯があるため、太陽光を 600 時間照射しても強度は 60% しか低下せず、これは綿と同様です。

⑦ 電気的特性。ポリエステルは吸湿性が低いため優れた絶縁体ですが、導電率は低く、誘電率は -100 ～ +160 °C の範囲で 3.0 ～ 3.8 です。

2. 機械的性質

①強度が高い。乾燥状態の強度は4～7cN/dexで、湿潤状態では強度が低下します。

② 伸びは20%～50%と中程度です。

③高弾性率。ポリエステルの初期弾性率は数ある合成繊維の中で最も高く、その値は14～17GPaにもなり、ポリエステル生地のサイズが安定し、変形や型くずれがなく、プリーツが長持ちします。

④ 復元力が良い。弾力性はウールに近く、5%伸ばしても荷重を取り除くとほぼ完全に回復します。したがって、ポリエステル生地の防シワ性は他の繊維生地を上回ります。

⑤耐摩耗性。耐摩耗性はナイロンに次ぎ、他の化学繊維を上回り、耐摩耗性はほぼ同等です。

3. 化学的安定性。ポリエステルの化学的安定性は主に分子鎖構造に依存します。ポリエステルはアルカリ耐性が低いだけでなく、他の試薬に対しても優れた耐性を持っています。

①耐酸性。ポリエステル酸（特に有機酸）は非常に安定であり、質量分率の５％塩酸溶液中で１００℃で２４時間浸漬し、あるいは質量分率の７０％硫酸溶液中で４０℃で７２時間浸漬しても強度は失われないが、室温では濃硝酸や濃硫酸の長期的な影響に耐えられない。

②耐アルカリ性。ポリエステル高分子のエステル基はアルカリ作用により容易に加水分解されます。室温と濃アルカリ、高温と希アルカリの相互作用は繊維破壊を引き起こす可能性がありますが、低温と希アルカリまたは弱アルカリのみが比較的安定です。

③耐溶剤性。ポリエステルは、一般的な非極性有機溶媒に対して強い耐性を有し、室温では極性有機溶媒に対しても強い耐性を有する。たとえば、室温でアセトン、クロロホルム、トルエン、トリクロロエチレン、四塩化炭素に 24 時間浸漬しても、繊維強度は低下しません。加熱条件下では、ポリエステルはフェノール、キシレノール、ジクロロフェノール、ベンジルアルコール、ニトロベンゼン、フェノールなどに溶解します。四塩化炭素、フェノール -クロロホルム、フェノール -トルエンおよびその他の混合溶媒。

4. 微生物耐性。ポリエステルは微生物に耐性があり、虫、カビ、その他の影響を受けないため、虫が発生せずにポリエステル衣類を収集でき、生地の保存が簡単です。

合成手順

ポリエステルの製造プロセスには、ポリエステル溶融合成と溶融紡糸の 2 つの部分が含まれます。ポリエステル合成の原料はポリテレフタル酸とエチレングリコールで、主に石油分解から得られますが、石炭や天然ガスからも得られます。石油を熱分解するとトルエン、キシレン、エチレンが得られ、化学処理するとテレフタル酸やテレフタル酸ジメチル、エチレングリコールが得られます。テレフタル酸は精製が容易ではなかったため、初期のポリエステル製造ではテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールが原料として使用されていました。 1965年にテレフタル酸の精製に成功し、ポリエステルの製造工程とコストが削減されました。原料となるテレフタル酸やエチレングリコールの生産量は年々増加しています。重縮合：ジメチルテレフタレートとエチレングリコールをエステル交換し、得られたジエチレンテレフタレートオリゴマーを280～290℃、真空条件下で重縮合してポリエチレンテレフタレートを得る。あるいは、テレフタル酸をエチレングリコールで直接エステル化した後、テレフタル酸エチルを重縮合させてポリエステル溶融物を得る。ポリエステル溶融物は、ポリエステルスライスの調製および溶融物の直接紡糸に使用できます。ポリエステルスライスは、溶融ポリエステルをキャストし、それを細かく切断することによって作られます。

1、 スピニング。乾燥および溶融後、ポリエステルチップは紡糸、ポリエステルフィルム、ポリエステルボトルなどの製造に使用できます。溶融プロセス中に、スライスに含まれる水分がポリエステルを加水分解し、紡糸性能と繊維の品質に影響を与える可能性があるため、紡糸前に乾燥してスライスの水分含量を 0.01% 未満に下げる必要があります。乾燥したポリエステルスライスをスクリュー内で加熱溶解し、紡糸箱の各紡糸部に押し出し、定量ポンプで正確に計量・ろ過し、口金穴から噴霧します。口金の穴径は0.15～0.30mmが一般的です。排出された溶融流は、冷却空気によって冷却され、フィラメントに固化されます。冷却されたフィラメントは、異なる加工プロセスに従ってポリエステルフィラメントとポリエステルステープルファイバー（またはポリエステルフィラメント）に分けられます。

2、ポリエステルフィラメント。ステープルファイバーを紡ぐとき、何本もの糸を集めて油で湿らせてからシルクバケツに落とします。その後、集束、延伸、圧着、ヒートセット、切断などの工程を経て、製品が完成します。延伸後の引張熱を１８０℃程度に設定すると、強度６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度３０％未満の高強力低伸度短繊維が得られる。ポリエステル短繊維は綿系短繊維（長さ38mm）と羊毛系短繊維（長さ56mm）に分けられ、それぞれ綿繊維と羊毛との混紡に使用されます。

• ポリエステルフィラメント。フィラメントを紡糸する際には、固化したフィラメントを油で濡らす、つまり約３５００ｍ／分の速度でボビンに巻き付けて、配向済みフィラメント（ＰＯＹ）を得る。 POYは製織に直接使用することはできませんが、形状、弾性またはねじりを引き伸ばしてストレッチワイヤー（DT）、ストレッチ変形ワイヤー（DTY）または撚りワイヤーを得た後のPOYは、製織または変形糸への変形加工に直接使用できます。固化後、ストリップに油を塗り、4500～5000m/分で直接引き伸ばして巻き取り、製織に使用できる完全に引き伸ばされたシルク (FDY) を取得します。アメリカの商品コーデルも工業的に生産されているポリエステル繊維です。テレフタル酸と１，４シクロヘキサンジメタノールの縮合から高分子を紡糸することにより製造される。ポリエステルに比べて比重は1.22と軽く、融点は290～295℃と高く、耐分解性が強く、繊維の強度や伸度は若干劣ります。綿、ウールなどとの混紡に適しており、伸縮性、風合い、しわになりにくく、毛玉になりにくい特性を持っていますが、強度や耐摩耗性に劣ります。

ポリエステル変性

ポリエステルは天然繊維に比べて、含水率が低い、通気性が悪い、染色が苦手、毛玉や剥がれが発生しやすい、汚れがつきやすいなどの欠点があります。これらの欠点を改善するために、化学修飾や物理的変形が採用されます。化学修飾の方法は次のとおりです。

① 親水基を有するモノマーまたはオリゴマーポリエチレングリコールを加えて共重合させると、繊維の吸湿率が向上します。

②帯電防止性のあるモノマーを添加して共重合させることにより、繊維の帯電防止性、防汚性を向上させることができる。

③ 繊維の耐燃焼性を向上させるために、リン、ハロゲン、アンチモンを含む化合物を添加しました。

④ 耐ピリング性を向上させるために低重合度のポリエステル紡糸を使用する。

⑤ 繊維の染色性を向上させるための親染性モノマー（スルホン酸塩など）との共重合。

物理的変形後は、他のポリマー複合紡糸、カラーポリエステル、ファインデニールポリエステル、高収縮ポリエステルなど、さまざまな異形ポリエステルが存在します。

使用

ポリエステル繊維は、高強度、高弾性率、低吸水性を有しており、民間繊維や産業用繊維として広く使用されています。繊維材料として、ポリエステル短繊維は純粋に紡績することができ、他の繊維との混紡に特に適しています。綿、麻、羊毛などの天然繊維や、ビスコース繊維、アセテート繊維、ポリアクリロニトリル繊維、その他の短繊維などの化学短繊維​​と混紡することができます。綿、毛、麻の模造生地を純粋に紡績または混紡した生地は、一般に、生地の防しわ性やプリーツ保持性、寸法安定性、耐摩耗性、洗濯可能、着用可能などのポリエステル繊維本来の優れた特性を備えていますが、繊維加工における静電気現象や染色の難しさ、吸汗性や通気性の悪さ、穴に溶けやすいなどのポリエステル繊維の本来の欠点もいくつか備えています。 親水性繊維を配合することである程度緩和、改善することが可能です。ポリエステル撚りフィラメント（DT）は、主にさまざまな模造シルク生地を織るのに使用されますが、天然繊維または化学短繊維​​糸と織り交ぜることもでき、シルクまたは他の化学繊維フィラメントと織り交ぜることもでき、この織り交ぜ材料はポリエステルの一連の利点を維持します。

ポリエステル加工糸（主に低弾性DTY）は、近年中国で主流となっている品種の一つである。通常のフィラメントとは異なり、毛羽立ちが高く、クリンプが大きく、ウールが強く、柔らかく、高い弾性伸度（最大400％）を持っています。これで織られた生地は、暖かさ、カバー力やドレープ性、柔らかな光沢などの特徴があり、ウール生地、サージなどのスーツ生地、コート、コート、カーテン、テーブルクロス、ソファ生地などの各種装飾生地を織るのに特に適しています。ポリエステルエアテクスチャードシルクATYおよびネットワークシルクは、接着性と滑らかさが優れており、ウォータージェット織機でチューブシルクの形で直接使用でき、人造シルクや薄い生地の製織に適しており、中厚手の生地も織ることができます。ポリエステル繊維は、コード、コンベアベルト、ロープ、電気絶縁材料など、工業、農業、新技術分野でますます広く使用されています。ポリエステルフィラメントは強度と初期弾性率が高く、耐熱性、耐疲労性、形状安定性に優れており、特にタイヤコードの紡績に適しています。タイヤの製造にポリエステルコードを使用すると、フラットスポット現象を軽減できます。