Was sind PET-, PBT- und PTT-Fasern?

Was sind PET-, PBT- und PTT-Fasern?

Synthetische Fasern unterscheiden sich von Naturfasern dadurch, dass sie aufgrund ihrer molekularen Zusammensetzung einzigartige Eigenschaften besitzen, wie z. B. hohe Festigkeit, geringes Gewicht, einfaches Waschen und schnelles Trocknen, gute Elastizität sowie Resistenz gegen Schimmel und Schädlinge. Derzeit übertreffen ihre Einsatzmöglichkeiten in der Textilindustrie nach und nach die von Naturfasern.

Polyesterfasern erfreuen sich als Hauptkategorie synthetischer Fasern großer Beliebtheit und haben sich seit ihrer erfolgreichen Entwicklung im Jahr 1941 rasant weiterentwickelt. In den letzten Jahren übertraf ihr Marktanteil nach und nach den von Nylonfasern und ist damit die größte Art synthetischer Fasern. Obwohl PET-, PBT- und PTT-Fasern alle zur Familie der Polyesterfasern gehören, haben sie unterschiedliche Eigenschaften, sodass ihre Anwendungsbereiche nicht völlig gleich sind.

I. PET Faser

PET-Faser, auch bekannt als Polyethylenterephthalatfaser, wird in China allgemein als Polyester bezeichnet. Derzeit werden PET-Fasern hauptsächlich mithilfe der direkten Veresterungsmethode von Terephthalsäure (PTA) und Ethylenglykol (EG) oder der Esteraustauschmethode von Dimethylterephthalat (DMT) und Ethylenglykol (EG) hergestellt.

Der Querschnitt von PET-Fasern ähnelt dem von PTT-Fasern. Unter dem Mikroskop erscheint der Querschnitt kreisförmig, mit relativ gleichmäßiger Dicke entlang der Länge, minimaler Fusselbildung und einer glatten Oberfläche. Die Summenformel von PET-Fasern lautet [-OC-Ph-COOCH₂CH₂O-]n, wobei jede Einheit aus einem Benzolring, zwei Estergruppen und zwei Methylengruppen besteht. Aufgrund des Vorhandenseins eines Benzolrings im PET-Molekül muss es nach dem herkömmlichen Schmelzspinnen gestreckt werden, um eine schnelle Kristallisation zu ermöglichen. Dieser Prozess führt zu Fasern mit hoher Orientierung und Kristallinität. Die resultierenden PET-Fasern weisen eine hohe Festigkeit, gute Elastizität, ausgezeichnete thermische Fixiereigenschaften, gute Hitzebeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen auf.

Polyester wird aufgrund seiner einfachen Verarbeitung und geringen Kosten häufig in der Bekleidungs-, Dekorations- und Industriebranche verwendet. Im Bekleidungsbereich sind aus PET hergestellte Stoffe leicht zu waschen und trocknen schnell, was ihnen den Spitznamen „Wash-and-Wear“ einbringt. Darüber hinaus haben die Esterbindungen in ihren Molekülen starke antioxidative Eigenschaften, die sie resistent gegen Schäden durch Reinigungsmittel und Seifen machen. Darüber hinaus werden PET-Fasern nicht so leicht durch Mikroorganismen abgebaut, was den Stoffen eine gute Haltbarkeit verleiht. Nach der thermischen Fixierung weisen Polyestergewebe stabile Abmessungen, gute Steifigkeit und minimale Schrumpfung auf und eignen sich daher für Hemden, Herrenhosen, Oberbekleidung und Jacken. Die Hauptnachteile von Polyester sind seine schlechte Färbbarkeit, Feuchtigkeitsaufnahme und antistatischen Eigenschaften sowie seine Neigung zum leichten Brennen aufgrund seiner dicht gepackten Molekülstruktur und des Fehlens hydrophiler Gruppen.

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie und dem Streben der Menschen nach hochwertiger Kleidung ist die multifunktionale Anwendung von PET-Fasern eine aktuelle Forschungsrichtung. Li Fang verbesserte die schlechte Feuchtigkeitsaufnahme und statische Elektrizitätsprobleme von Polyesterfasern, indem er ihre Oberflächen mit Nano-TiO₂ modifizierte. Dadurch wurden nicht nur die inhärenten Nachteile von Polyester behoben, sondern durch die Zugabe von TiO₂ wurden ihm auch antibakterielle, UV-beständige und photokatalytische Selbstreinigungseigenschaften verliehen. Shi Zheng entwickelte antibakterielle PET-Fasern mithilfe chemischer Modifikationsmethoden unter Verwendung von Metallionen und organischen Säuren. Sun Pengxiao untersuchte Oberflächenmodifizierungs- und Webmethoden für PET-Fasern, die auf Materialien für medizinische künstliche Bänder angewendet werden.

II. PBT-Fasern

Polybutylenterephthalat (PBT) wird als PBT abgekürzt und durch Veresterung und Polykondensation von Dimethylterephthalat (DMT) oder Terephthalsäure (TPA) mit Butandiol synthetisiert. Aufgrund der Fülle an Rohstoffen für PBT-Fasern und eines dem Polyester ähnlichen Produktionsprozesses wurden PBT-Fasern in den letzten Jahren in großem Maßstab hergestellt. Die Summenformel von PBT lautet [(CH₂)₄OOC₆H₄COO]_n, das im Vergleich zu PET zwei zusätzliche Methylenketten aufweist. Die Hauptkettenstruktur der größeren Methylenmoleküle von PBT bildet eine Spiralform, ähnlich der Molekülstruktur von Nylon, während die Methylenkettensegmente länger sind als die von PET. Daher weisen PBT-Fasern eine mit Nylon vergleichbare Flexibilität, Abriebfestigkeit und Elastizität auf, während ihre chemischen Eigenschaften denen von PET-Fasern ähneln. Da sich die Moleküle der PBT-Fasern frei bewegen können, weisen PBT-Fasern eine hervorragende Zug-, Druckelastizität und Knitterfestigkeit auf. Im Vergleich zur schlechten Färbbarkeit von PET weist PBT eine Glasübergangstemperatur von nur 22 °C auf, sodass es ohne Träger mit Dispersionsfarbstoffen unter Atmosphärendruck gefärbt werden kann. Aufgrund der kristallinen Verformungen vom A-Typ und B-Typ weist PBT jedoch eine schlechte Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen auf.

Aufgrund ihrer hervorragenden Elastizität, Schimmel- und Mottenresistenz, guten Kräuselelastizität, antistatischen Eigenschaften und Färbbarkeit werden PBT-Fasern häufig in elastischen Kleidungsstücken wie Badebekleidung, Sportbekleidung, Skibekleidung, Overalls und Tanztrikots verwendet. Spandex ist relativ teuer und hat eine schlechte Lichtechtheit und neigt zur Vergilbung, während PBT-Fasern eine Elastizität haben, die nur von Spandex übertroffen wird und die von Nylon übertrifft. In bestimmten Stoffen können PBT-Fasern Spandex vollständig ersetzen, beispielsweise in elastischen Jeanshosen, wo Spandex typischerweise als elastisches Garn verwendet wird. Allerdings hat Spandex eine geringe Zugfestigkeit und neigt bei längerem Tragen und Reibung zum Bruch. Der Ersatz von Spandex durch PBT-Fasern als elastisches Garn kann dieses Problem wirksam lösen. PBT-Fasern mit ihrem wollähnlichen Griff können in der Wolltextilindustrie für Herbst- und Winterkleidung mit Baumwolle, Leinen und anderen Fasern gemischt werden und eignen sich auch ideal für Daunenimitationen und Füllmaterialien.

Modifizierte PBT-Fasern werden in den letzten Jahren nicht nur als eigenständiges Textilmaterial, sondern auch im Rahmen umfangreicher Forschung und Entwicklung eingesetzt. Beispielsweise sind gesponnene PBT/PET-Verbundfasern nicht nur gut verspinnbar, sondern erzeugen auch Stoffe mit weichem Griff, hoher Bauschkraft und einfacher Färbbarkeit. Sie können als Wollfaserimitat oder als Ersatz für Spandex verwendet werden. Derzeit kann die Elastizität von PBT-Blockcopolymerfasern 80 % der von Spandex erreichen, während andere Eigenschaften denen von Spandex überlegen sind. Darüber hinaus ähnelt diese Faser im Aussehen Seide und kann mit Seide gemischt werden, um Stoffe im Spezialstil herzustellen.

III. PTT-Faser

PTT-Fasern (Polypropylenterephthalat) sind eine neue Art von Polyesterfasern, die Mitte der 1990er Jahre von der Shell Company entwickelt wurden. PTT kann durch Esteraustausch und anschließende Schmelzpolykondensation mit 1,3-Propandiol (PDO) und Dimethylterephthalat (DMT) oder durch Schmelzpolykondensation mit PDO und Terephthalsäure (PTA) hergestellt werden. PTT-Fasern haben eine glatte und glänzende Oberfläche und sind ein teilkristalliner thermoplastischer Polyester. Im Gegensatz zu PBT- und PET-Fasern weisen PTT-Fasern in ihrer chemischen Struktur eine trans-cis-cis-trans-Konformation mit der niedrigsten Energie auf, was zu einer ausgeprägten „Z“-förmigen Konformation führt. Während PET und PBT außerdem zwei Methyleneinheiten in ihren Molekülketten aufweisen, weist PTT drei Methyleneinheiten auf, was zu einem „seltsamen Kohlenstoffeffekt“ zwischen den Molekülketten führt. Diese molekulare Struktur verleiht PTT-Fasern eine Verformungsfähigkeit, die denen von Schraubenfedern ähnelt, mit überlegener Elastizität im Vergleich zu PET und PBT. Als neuartige synthetische Faser wird die Poly(trimethylenterephthalat) (PTT)-Faser mit ihrer hervorragenden Dimensionsstabilität, Fleckenbeständigkeit, Knitterfestigkeit, Abriebfestigkeit und Färbbarkeit in Kombination mit der hohen Elastizität, die durch ihre einzigartige Molekülkettenstruktur verliehen wird, als „neue Polyesterfaser des 21. Jahrhunderts“ bezeichnet.

PTT-Fasern vereinen als neues Material die Vorteile von PET- und PBT-Fasern und überwinden gleichzeitig einige ihrer Nachteile.

Derzeit besteht die meiste Badebekleidung auf dem Markt aus Nylongewebe, aber die geringe Lichtechtheit und Chlorbeständigkeit von Nylon schränken seine Verwendung in Badebekleidung ein. Beim Vergleich der Elastizität von Nylon und PET zeigt das PTT-Gewebe im Vergleich zu PET und Nylon eine überlegene Elastizität und erfüllt die Anforderungen an Badebekleidungselastizität, Größenanpassungsfähigkeit und Druckkomfort. Darüber hinaus machen die Färbbarkeit, Farbechtheit, Chlorbeständigkeit und der UV-Schutz des PTT-Gewebes die PTT-Faser zu einem idealen Material für Badebekleidung. PTT/Wolle-Mischgewebe lösen nicht nur Probleme bei der Wollversorgung, sondern bieten auch ein angenehmes Griffgefühl, einen hervorragenden Fall und die kombinierten Eigenschaften von Nylon und Elasthan. Angesichts der einfachen Formbarkeit und Faltenwiederherstellung von PTT-Stoffen entwickelt sich auch die Anwendung von PTT-Fasern in Formgedächtnisstoffen weiter. PTT-Faservliesstoffe können für Teppichrücken, Kunstleder, Schutzmaterialien und medizinische Anwendungen verwendet werden. Darüber hinaus bieten sie aufgrund ihrer weichen Haptik und hervorragenden Drapierung ein erhebliches Potenzial für Damenbinden und Wegwerfwindeln.

IV. Zusammenfassung

PBT-, PET- und PTT-Fasern bieten vielversprechende Perspektiven in der Textilindustrie. Da die Technologie voranschreitet und die Anforderungen an Komfort und Funktionalität bei Kleidung steigen, wird die Entwicklung neuer multifunktionaler und zusammengesetzter Fasern ein zentraler Schwerpunkt zukünftiger Bemühungen sein. Beispielsweise werden PET-Fasern aufgrund ihrer hervorragenden Leistung in verschiedenen Bereichen häufig verwendet. Die Guangzhou Yinsu Company hat Flammschutzmittel wie PET-55D und PET-70B entwickelt , die zum Ziehen von PET-Filamenten verwendet werden können. Diese Flammschutzmittel verleihen PET-Fasern die nötige Feuerbeständigkeit, ohne ihre anderen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Da es sich um synthetische Fasern handelt, sind effiziente, kohlenstoffarme und umweltfreundliche Produktionsprozesse von entscheidender Bedeutung für Prozessverbesserungen, während das Recycling und die Wiederverwendung von Stoffen ebenfalls potenziellen Marktwert bieten.