ما هي ألياف PET وPBT وPTT؟

ما هي ألياف PET وPBT وPTT؟

تختلف الألياف الاصطناعية عن الألياف الطبيعية في أنها تمتلك خصائص فريدة تعتمد على تركيبتها الجزيئية، مثل القوة العالية، وخفة الوزن، وسهولة الغسيل والتجفيف السريع، والمرونة الجيدة، ومقاومة العفن والآفات. حاليا، تطبيقها في صناعة النسيج يتجاوز تدريجيا استخدام الألياف الطبيعية.

اكتسبت ألياف البوليستر، باعتبارها فئة رئيسية من الألياف الاصطناعية، استحسانًا واسع النطاق وتطورت بسرعة منذ تطويرها الناجح في عام 1941. وفي السنوات الأخيرة، تجاوزت حصتها في السوق تدريجيًا حصة ألياف النايلون، مما يجعلها أكبر نوع من الألياف الاصطناعية. على الرغم من أن ألياف PET وPBT وPTT تنتمي جميعها إلى عائلة ألياف البوليستر، إلا أنها تتمتع بخصائص مختلفة، لذا فإن مجالات تطبيقها ليست متماثلة تمامًا.

أنا. PET الألياف

ألياف PET، المعروفة أيضًا باسم ألياف البولي إيثيلين تيريفثالات، يشار إليها عادة باسم البوليستر في الصين. حاليًا، يتم إنتاج الألياف PET بشكل أساسي باستخدام طريقة الأسترة المباشرة لحمض تيريفثاليك (PTA) وجليكول الإيثيلين (EG) أو طريقة تبادل الإستر لثنائي ميثيل تيريفثاليت (DMT) وجليكول الإيثيلين (EG).

يشبه المقطع العرضي للألياف PET تلك الموجودة في ألياف PTT. تحت المجهر، يبدو المقطع العرضي دائريًا، بسمك موحد نسبيًا على طول الطول، مع الحد الأدنى من الزغب، وسطح أملس. الصيغة الجزيئية للألياف PET هي [-OC-Ph-COOCH₂CH₂O-]n، حيث تتكون كل وحدة من حلقة بنزين واحدة، ومجموعتي إستر، ومجموعتي ميثيلين. نظرًا لوجود حلقة بنزين في جزيء PET، فإنه يتطلب التمدد بعد الدوران المصهور التقليدي لتسهيل التبلور السريع. تؤدي هذه العملية إلى ألياف ذات اتجاه وبلورة عالية. تظهر الألياف الناتجة PET قوة عالية، ومرونة جيدة، وخصائص إعداد حراري ممتازة، ومقاومة جيدة للحرارة، ومقاومة للأحماض والقلويات.

يستخدم البوليستر على نطاق واسع في قطاعات الملابس والديكور والصناعة بسبب معالجته البسيطة وتكلفته المنخفضة. في قطاع الملابس، تتميز الأقمشة المصنوعة من PET بسهولة الغسيل والتجفيف السريع، مما أكسبها لقب 'الغسل والارتداء'. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع روابط الإستر الموجودة في جزيئاتها بخصائص قوية مضادة للأكسدة، مما يجعلها مقاومة للتلف الناتج عن المنظفات والصابون. علاوة على ذلك، لا تتحلل ألياف PET بسهولة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، مما يمنح الأقمشة متانة جيدة. بعد الإعداد الحراري، تظهر أقمشة البوليستر أبعادًا ثابتة وصلابة جيدة وأقل انكماش، مما يجعلها مناسبة للقمصان والسراويل الرجالية والملابس الخارجية والسترات. تتمثل العيوب الرئيسية للبوليستر في ضعف قابليته للصباغة، وامتصاص الرطوبة، وخصائصه المضادة للكهرباء الساكنة، فضلاً عن ميله إلى الاحتراق بسهولة، بسبب تركيبه الجزيئي المحكم ونقص المجموعات المحبة للماء.

مع تطور العلوم والتكنولوجيا وسعي الناس للحصول على ملابس عالية الجودة، أصبح التطبيق متعدد الوظائف لألياف PET هو الاتجاه البحثي الحالي. قام Li Fang بتحسين مشاكل امتصاص الرطوبة الضعيفة والكهرباء الساكنة لألياف البوليستر عن طريق تعديل أسطحها باستخدام nano-TiO₂. لم يعالج هذا العيوب الكامنة في البوليستر فحسب، بل أعطى أيضًا خصائص التنظيف الذاتي المضادة للبكتيريا والأشعة فوق البنفسجية والمحفزة ضوئيًا بسبب إضافة TiO₂. قام شي تشنغ بتطوير ألياف PET مضادة للبكتيريا باستخدام طرق التعديل الكيميائي التي تتضمن أيونات المعادن والأحماض العضوية. درس Sun Pengxiao طرق تعديل السطح ونسج ألياف PET المطبقة على مواد الأربطة الاصطناعية الطبية.

ثانيا. ألياف PBT

يُختصر بولي بيوتيلين تيريفثاليت (PBT) بـ PBT ويتم تصنيعه من خلال الأسترة والتكثيف المتعدد لثنائي ميثيل تيريفثاليت (DMT) أو حمض تيريفثاليك (TPA) مع البيوتانيديول. نظرًا لوفرة المواد الخام لألياف PBT وعملية الإنتاج المشابهة لعملية البوليستر، شهدت ألياف PBT إنتاجًا واسع النطاق في السنوات الأخيرة. الصيغة الجزيئية لـ PBT هي [(CH₂)₄OOC₆H₄COO]_n، والتي تحتوي على سلسلتي ميثيلين إضافيتين مقارنة بـ PET. يشكل هيكل السلسلة الرئيسية لجزيئات الميثيلين الأكبر حجمًا في PBT شكلًا حلزونيًا، مشابهًا للهيكل الجزيئي للنايلون، في حين أن شرائح سلسلة الميثيلين أطول من تلك الموجودة في PET. لذلك، تظهر ألياف PBT مرونة ومقاومة للتآكل ومرونة مماثلة للنايلون، في حين أن خواصها الكيميائية مماثلة لتلك الموجودة في ألياف PET. بما أن جزيئات ألياف PBT يمكن أن تتحرك بحرية، فإن ألياف PBT تظهر مرونة ضغط شد ممتازة ومقاومة للتجاعيد. بالمقارنة مع قابلية الصبغ الضعيفة لـ PET، تتمتع مادة PBT بدرجة حرارة انتقال زجاجي تبلغ 22 درجة مئوية فقط، مما يسمح بصبغها بأصباغ مشتتة تحت الضغط الجوي بدون حامل. ومع ذلك، نظرًا لوجود التشوهات البلورية من النوع A والنوع B، يُظهر PBT ثباتًا ضعيفًا للأبعاد عند درجات حرارة عالية.

نظرًا لمرونتها الممتازة، ومقاومتها للعفن والعث، ومرونة التجعيد الجيدة، وخصائصها المضادة للكهرباء الساكنة، وقابليتها للصباغة، يتم استخدام ألياف PBT على نطاق واسع في الملابس المرنة مثل ملابس السباحة، والملابس الرياضية، وملابس التزلج، والبدلات، وثياب الرقص. تعتبر ألياف لدنة باهظة الثمن نسبيًا ولها ثبات ضعيف للضوء وعرضة للاصفرار، في حين أن ألياف PBT تتمتع بالمرونة الثانية بعد ألياف لدنة وتتفوق على النايلون. في بعض الأقمشة، يمكن لألياف PBT أن تحل محل ألياف لدنة تمامًا، كما هو الحال في سراويل الدنيم المرنة، حيث يتم استخدام ألياف لدنة عادةً كخيوط مرنة. ومع ذلك، فإن ألياف لدنة لديها قوة شد منخفضة وعرضة للكسر بعد التآكل والاحتكاك لفترة طويلة. إن استبدال ألياف لدنة بألياف PBT كخيوط مرنة يمكن أن يعالج هذه المشكلة بشكل فعال. يمكن مزج ألياف PBT، بملمسها الذي يشبه الصوف، مع القطن والكتان والألياف الأخرى في صناعة المنسوجات الصوفية لملابس الخريف والشتاء، كما أنها مثالية لتقليد مواد الحشو والحشو.

بالإضافة إلى استخدامها كمواد نسيجية مستقلة، شهدت ألياف PBT المعدلة بحثًا وتطويرًا كبيرًا في السنوات الأخيرة. على سبيل المثال، لا تتمتع الألياف المغزولة المركبة PBT/PET بقابلية دوران جيدة فحسب، بل تنتج أيضًا أقمشة ذات ملمس ناعم وارتفاع عالٍ وسهولة الصباغة. يمكن استخدامها كألياف صوف مقلدة أو لتحل محل ألياف لدنة. في الوقت الحالي، يمكن أن تصل مرونة ألياف بوليمر كتلة PBT إلى 80% من ألياف لدنة، في حين أن الخصائص الأخرى تتفوق على ألياف لدنة. بالإضافة إلى ذلك، تشبه هذه الألياف الحرير في المظهر ويمكن مزجها مع الحرير لإنشاء أقمشة ذات طراز خاص.

ثالثا. ألياف بي تي تي

ألياف PTT (بولي بروبيلين تيريفثاليت) هي نوع جديد من ألياف البوليستر طورته شركة شل في منتصف التسعينيات. يمكن إنتاج PTT من خلال تبادل الإستر متبوعًا بالتكثيف المتعدد الذائب باستخدام 1،3-بروبانديول (PDO) وثنائي ميثيل تيريفثاليت (DMT)، أو من خلال التكثيف المتعدد الذائب باستخدام PDO وحمض التريفثاليك (PTA). تتميز ألياف PTT بسطح أملس ولامع وهي عبارة عن بوليستر لدن بالحرارة شبه بلوري. على عكس ألياف PBT وPET، تتمتع ألياف PTT بتشكيل منخفض الطاقة عبر رابطة الدول المستقلة ورابطة الدول المستقلة في تركيبها الكيميائي، مما يؤدي إلى تشكيل مميز على شكل 'Z'. بالإضافة إلى ذلك، بينما يحتوي PET وPBT على وحدتي ميثيلين في سلاسلهما الجزيئية، فإن PTT يحتوي على ثلاث وحدات ميثيلين، مما يؤدي إلى 'تأثير كربون فردي' بين السلاسل الجزيئية. يمنح هذا الهيكل الجزيئي ألياف PTT قدرات تشوه تشبه النوابض اللولبية، مع مرونة فائقة مقارنة بـ PET وPBT. كنوع جديد من الألياف الاصطناعية، يشار إلى ألياف البولي (ثلاثي ميثيلين تيريفثاليت) (PTT)، مع ثبات أبعادها الممتاز، ومقاومتها للبقع، ومقاومة التجاعيد، ومقاومة التآكل، وقابلية الصبغ، جنبًا إلى جنب مع المرونة العالية التي يوفرها هيكل السلسلة الجزيئية الفريد، باسم 'ألياف البوليستر الجديدة للقرن الحادي والعشرين'.

تجمع ألياف PTT، باعتبارها مادة جديدة، بين مزايا PET وألياف PBT مع التغلب على بعض عيوبها.

حاليًا، تستخدم معظم ملابس السباحة المتوفرة في السوق نسيج النايلون، لكن ثبات النايلون المنخفض ومقاومته للكلور تحد من استخدامه في ملابس السباحة. عند مقارنة مرونة النايلون وPET، يُظهر نسيج PTT مرونة فائقة مقارنةً بـ PET والنايلون، مما يلبي متطلبات مرونة ملابس السباحة، والقدرة على التكيف مع الحجم، وراحة الضغط. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية صبغ نسيج PTT وثبات اللون ومقاومة الكلور والحماية من الأشعة فوق البنفسجية تجعل ألياف PTT مادة مثالية لملابس السباحة. لا تعالج الأقمشة المخلوطة PTT/الصوف مشكلات إمداد الصوف فحسب، بل توفر أيضًا ملمسًا غنيًا وثنيًا ممتازًا والخصائص المشتركة للنايلون والألياف اللدنة. نظرًا لسهولة تشكيل أقمشة PTT واستعادة التجاعيد، فإن تطبيق ألياف PTT في الأقمشة التي تحافظ على الشكل يتطور أيضًا. يمكن استخدام الأقمشة غير المنسوجة من ألياف PTT لدعم السجاد والجلود الاصطناعية والمواد الواقية والتطبيقات الطبية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لملمسها الناعم وثنيها الممتاز، فإنها تمتلك إمكانات كبيرة في الفوط الصحية النسائية والحفاضات التي تستخدم لمرة واحدة.

رابعا. ملخص

تتمتع ألياف PBT وPET وPTT بآفاق واعدة في صناعة النسيج. ومع تقدم التكنولوجيا وزيادة الطلب على الراحة والأداء الوظيفي في الملابس، فإن تطوير ألياف جديدة متعددة الوظائف ومركبة سيكون محور التركيز الرئيسي للجهود المستقبلية. على سبيل المثال، تُستخدم ألياف PET على نطاق واسع في مجالات مختلفة نظرًا لأدائها الممتاز. قامت شركة قوانغتشو Yinsu بتطوير مثبطات اللهب مثل PET-55D و PET-70B التي يمكن استخدامها لرسم الخيوط PET. توفر مثبطات اللهب هذه المقاومة اللازمة للحريق للألياف PET دون المساس بخصائصها الأخرى. نظرًا لأن الألياف الاصطناعية، تعد عمليات الإنتاج الفعالة ومنخفضة الكربون والصديقة للبيئة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين العمليات، في حين أن إعادة تدوير الأقمشة وإعادة استخدامها تحمل أيضًا قيمة سوقية محتملة.