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。

開発経緯

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

The production process of polyester includes two parts: polyester melt synthesis and melt spinning. The raw materials for the synthesis of polyester are polyterephthalic acid and ethylene glycol, which are mainly obtained from petroleum cracking, but also from coal and natural gas. Toluene, xylene and ethylene are obtained by pyrolysis of petroleum, and terephthalic acid or dimethyl terephthalate and ethylene glycol can be obtained by chemical processing. Dimethyl terephthalate and ethylene glycol were used as raw materials in the early polyester production because terephthalic acid was not easy to be refined. In 1965, the refining of terephthalic acid was successful, which reduced the production process and cost of polyester. The production of terephthalic acid and ethylene glycol as raw materials is increasing year by year. Polycondensation: dimethyl terephthalate and ethylene glycol are transesterification, the resulting diethylene terephthalate oligomer is polycondensation at 280 ~ 290℃ and under vacuum conditions to obtain polyethylene terephthalate; Or terephthalic acid is directly esterified with ethylene glycol, and then ethyl terephthalate is polycondensed to obtain polyester melt. The polyester melt can be used for preparing polyester slices and direct spinning of the melt. Polyester slicing is made by casting polyester melt and cutting it into pieces.

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。

• polyester filament. When spinning filament, the solidified filament is wet with oil, that is, it is wound on the bobbin at a speed of about 3500 m/min to obtain pre-oriented filament (POY). POY can not be directly used for weaving, POY after stretching shape, elastic or twisting to get a stretch wire (DT), stretch deformation wire (DTY) or twisted wire, can be directly used for weaving or deformation processing into deformation yarn. After solidification, the strips are oiled and stretched directly at 4500-5000m/min for winding to obtain fully stretched silk (FDY), which can be used for weaving. The American commodity kodel is another polyester fiber that has been produced industrially. It is produced by spinning a high polymer from the condensation of terephthalic acid and 1, 4-cyclohexanedimethanol. Compared with polyester, the specific gravity is lighter, 1.22, the melting point is higher, 290 ~ 295℃, the decomposition resistance is strong, and the strength and elongation of the fiber are slightly lower. Suitable for blending with cotton, wool, etc., the fabric made has good elasticity, feel, wrinkle resistance and pilling resistance, but poor strength and wear resistance.

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 親水基を持つモノマーまたはオリゴマーの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。

使う

Polyester fiber has high strength, high modulus and low water absorption, and is widely used as civil fabric and industrial fabric. As a textile material, polyester staple fiber can be spun purely and is especially suitable for blending with other fibers. It can be blended with natural fibers such as cotton, linen, wool, and other chemical staple fibers such as viscose fiber, acetate fiber, polyacrylonitrile fiber and other short fibers. Its pure spinning or blending made of imitation cotton, wool, linen fabric generally has the original excellent characteristics of polyester fiber, such as fabric wrinkle resistance and pleat retention, dimensional stability, wear resistance, washable and wearable, and some of the original shortcomings of polyester fiber, such as electrostatic phenomenon and dyeing difficulties in textile processing, poor sweat absorption and air permeability, and easy to melt into a hole in the event of Mars, etc. It can be alleviated and improved to a certain extent with the inclusion of hydrophilic fibers. Polyester twisted filament (DT) is mainly used to weave a variety of imitation silk fabrics, can also be interwoven with natural fiber or chemical staple fiber yarn, can also be interwoven with silk or other chemical fiber filament, this interweaving material maintains a series of advantages of polyester.

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。