как сделать полиэфирное волокно: применение, критерии выбора и практическое руководство

Какое сырье на самом деле используется для производства полиэфирного волокна?

Полиэфирное волокно представляет собой полиэтилентерефталат (ПЭТ), конденсационный полимер, построенный из двух нефтехимических мономеров: очищенной терефталевой кислоты (ПТА) и моноэтиленгликоля (МЭГ).

Некоторые старые линии по-прежнему используют диметилтерефталат (ДМТ) вместо ПТА. Получаемый в результате полимер идентичен, но при использовании ДМТ в качестве побочного продукта выделяется метанол, поэтому современные заводы по производству волокна предпочитают ПТА, который на этапе этерификации производит только воду.

ПЭТ волокнистого качества определяется характеристической вязкостью (IV), обычно от 0,60 до 0,70 дл/г. Смола с плотностью выше 0,72 дл/г становится более жесткой и лучше подходит для бутылочного качества, тогда как при концентрации ниже 0,55 дл/г расплав превращается в нить, слишком слабую для надежного вытягивания.

Добавки вводятся перед прядением: диоксид титана создает полуматовый или матовый блеск, маточные смеси придают цвет, окрашенный в массе, а термостабилизаторы защищают полимер при высокотемпературной вытяжке.

Менее распространенный вариант, полициклогексилендиметилентерефталат (PCDT), использует другой гликоль и обеспечивает лучшую устойчивость обивочной пряжи. Более 95% полиэфирного волокна, производимого во всем мире, представляет собой ПЭТ, поэтому описанный здесь процесс начинается и заканчивается этим полимером.

Полимеризация: где определяется качество полиэфирного волокна

Полимеризация происходит до прядения, и от последовательности этого этапа зависит все дальнейшее.

МЭГ и ПТА сначала реагируют при температуре от 190 до 230°С под давлением с образованием бис(2-гидроксиэтил)терефталата, низкомолекулярного промежуточного продукта. Вторая стадия проходит при температуре от 260 до 280°С в условиях, близких к вакууму, поскольку избыток МЭГ отгоняется и полимерные цепи растут. Соединения сурьмы, титана или германия катализируют реакцию, и процесс останавливается, когда расплав достигает мишени IV.

Затем расплавленный ПЭТ прессуют в пряди, охлаждают в охлажденной воде и измельчают на кусочки размером примерно 3–4 мм. Чипсы кристаллизуются и сушатся до влажности ниже 30 частей на миллион, прежде чем их снова можно расплавить. Вода воздействует на ПЭТ при температуре прядения и расщепляет молекулярную цепь, поэтому влажная стружка означает слабую нить.

Прядение из расплава: как расплавленный ПЭТ превращается в полиэфирное волокно

Прядение расплава превращает высушенную крошку ПЭТ в непрерывную нить за одну непрерывную операцию, и это самый быстрый этап во всей цепочке.

1. Высушенную стружку подают в экструдер и плавят при температуре от 265 до 290°С.
2. Расплав проходит через пакет фильтров для удаления гелей и посторонних частиц.
3. Дозирующий насос проталкивает расплав в постоянном объеме через фильеру — металлический диск с от 10 до более 100 точно просверленных отверстий.
4. Выходящие нити охлаждаются поперечным потоком закалочного воздуха и затвердевают в течение нескольких метров.
5. Наносится финишная обработка, и пряжа наматывается на паковки со скоростью от 3000 до 6000 м/мин.

Скорость намотки является основным рычагом: более высокая скорость обеспечивает большую ориентацию молекул в нити, что снижает необходимую в дальнейшем степень вытяжки и позволяет получить пряжу с другим профилем усадки.

Полиэфирная швейная нить с низкой растяжимостью и мягкой текстурой Эта швейная нить из полиэстера отличается низким удлинением, отсутствием эластичности и хорошей стойкостью цвета. Он подходит для обсуждения при вытягивании, поскольку его механические свойства определяются ориентацией нити и скоростью намотки. Посмотреть продукт →

Рисование и текстурирование: настройка прочности и ощущения полиэфирного волокна

Свежеспряденная нить слишком слабая и слишком эластичная, чтобы ее можно было использовать напрямую, и вытягивание — это механический этап, который решает обе проблемы.

Пряжа растягивается в 3–5 раз от ее первоначальной длины между нагретыми роликами-годетами. Полимерные цепи ориентируются вдоль оси волокна, прочность увеличивается примерно с 1,5 до 4,0-5,5 г/сут, а удлинение при разрыве падает с более чем 100% до 20-40%. Температура вытяжки, передаточное число и зона релаксации определяют баланс между прочностью и усадкой.

Для пряжи 75D/36F диаметр отверстия фильеры составляет около 0,2 мм, а степень вытяжки устанавливается таким образом, чтобы окончательное удлинение оставалось около 30%; измените любой параметр, и ощущение ткани на руке изменится, даже если количество пряжи не изменится.

Для швейной пряжи обычно следует этап текстурирования. Текстурирование при ложном скручивании нагревает, скручивает и раскручивает нить для создания извитости, в то время как пневматическое текстурирование скручивает нити сжатым воздухом для создания более мягкой и объемной структуры.

Цветная пряжа с воздушной текстурой для вязания и обивки Пряжа с воздушной текстурой имитирует штапельную пряжу и может имитировать шерсть, хлопок или лен. Доступный в плотности от 160D до 1800D, он подходит для ковров, подушек и гнезд для домашних животных, что делает его подходящим выбором после этапов текстурирования. Посмотреть продукт →

Нить или штапель: две формы полиэфирного волокна из одного расплава.

Один и тот же расплав полиэстера может стать непрерывной нитью или штапельным волокном, разрезанным до фиксированной длины, и выбор меняет ткань, а не только пряжу.

Производство скоб включает в себя три этапа после вытягивания: обжатие, термофиксация при температуре от 120 до 180 C и резка. Извитость придает объем и сцепление, термостабилизация фиксирует извитость на месте, а длина отреза подбирается в соответствии с системой прядения, которая будет обрабатывать волокно.

Ключевые параметры качества при использовании полиэфирного волокна

Полиэстер обозначается цифрами, а не прилагательными, и пять параметров охватывают большинство практических рисков при выборе поставщиков.

Поскольку окрашивание не может происходить при кипячении, срезание углов качества полимера проявляется в изменении оттенка задолго до того, как это проявляется в виде обрыва нити. Прежде чем переходить к массовому производству, проведите небольшое испытание на поглощение красителя на любой новой партии.

Большую часть полиэстера окрашивают в виде пряжи или ткани, но окрашенное в массе волокно окрашивается во время прядения, что полностью исключает использование красильной ванны и улучшает стойкость цвета.

Полиэфирная вышивальная нить с высокой прочностью и эластичностью Эта нить для вышивания, изготовленная из полиэстера FDY, прочная, устойчивая к выцветанию, эластичная и не мнется. Он дополняет контекст окрашенного в массе волокна, предлагая долговечный вариант для вышивки. Посмотреть продукт →

Переработанный полиэстер: то же волокно из другого сырья.

Переработанный полиэстер следует почти по тому же маршруту, меняется только отправная точка.

ПЭТ-бутылки, бывшие в употреблении, моются, измельчаются, сушатся и плавятся, а затем либо повторно полимеризуются, либо подаются непосредственно на прядильную линию. Механически переработанный rPET обычно поступает с более низким IV, чем свежий чипс, поэтому производители смешивают его с первичным полимером или проводят твердофазную полимеризацию для восстановления молекулярной массы.

Сертификация GRS подтверждает заявление о содержании переработанных материалов, что имеет значение, когда бренд сообщает о выбросах текстильных изделий категории 3 или отслеживает коэффициенты использования переработанных материалов. Информацию о сырье см. как производится переработанная пряжа и какое сырье используется .

Часто задаваемые вопросы о производстве полиэфирного волокна

Можно ли производить полиэфирное волокно без нефти?

Для первичного полиэстера требуются МЭГ и ПТА, полученные из нефти, но переработанный полиэстер заменяет до 100% этого сырья бывшими в употреблении ПЭТ-бутылками. Полученное волокно по-прежнему представляет собой ПЭТ с теми же химическими и механическими свойствами.

Почему расплав вращается при температуре от 265 до 290°С, а не при более высокой температуре?

ПЭТ начинает заметно разлагаться при температуре выше 300 C. Формирование проводят чуть выше точки плавления, при самой низкой температуре, которая все еще обеспечивает стабильное течение, чтобы защитить молекулярную массу и избежать образования геля.

Сколько времени занимает полная производственная цепочка?

Прядильная линия производит намотанную катушку за считанные минуты, но полная цепочка от сырого мономера до готовой нити обычно занимает один-два дня, включая кристаллизацию, сушку, вытяжку и закрепление.

Является ли штапельный полиэстер слабее, чем волокнистый полиэстер?

Нет. Вытянутое штапельное волокно имеет по существу ту же прочность, что и вытянутая нить того же дняе, поскольку оба проходят один и тот же этап ориентации. Разница заключается в тактильной, а не в механической прочности.