Que sont les fibres PET, PBT et PTT ?
Les fibres synthétiques diffèrent des fibres naturelles en ce sens qu'elles possèdent des propriétés uniques basées sur leur composition moléculaire, telles qu'une résistance élevée, une légèreté, un lavage facile et un séchage rapide, une bonne élasticité et une résistance aux moisissures et aux parasites. Actuellement, leur application dans l’industrie textile dépasse progressivement celle des fibres naturelles.
Les fibres de polyester, en tant que catégorie majeure de fibres synthétiques, ont gagné en popularité et se sont développées rapidement depuis leur développement réussi en 1941. Ces dernières années, leur part de marché a progressivement dépassé celle des fibres de nylon, ce qui en fait le type de fibre synthétique le plus important. Bien que les fibres PET, PBT et PTT appartiennent toutes à la famille des fibres de polyester, elles ont des propriétés différentes, leurs domaines d'application ne sont donc pas entièrement les mêmes.
I. PET Fibre
La fibre PET, également connue sous le nom de fibre de polyéthylène téréphtalate, est communément appelée polyester en Chine. Actuellement, la fibre PET est principalement produite en utilisant la méthode d'estérification directe de l'acide téréphtalique (PTA) et de l'éthylène glycol (EG) ou la méthode d'échange d'esters du téréphtalate de diméthyle (DMT) et de l'éthylène glycol (EG).
La section transversale des fibres PET est similaire à celle des fibres PTT. Au microscope, la section transversale apparaît circulaire, avec une épaisseur relativement uniforme sur toute la longueur, un duvet minimal et une surface lisse. La formule moléculaire des fibres PET est [-OC-Ph-COOCH₂CH₂O-]n, où chaque unité est constituée d'un cycle benzénique, de deux groupes ester et de deux groupes méthylène. En raison de la présence d'un cycle benzénique dans la molécule PET, celle-ci nécessite un étirement après un filage à l'état fondu traditionnel pour faciliter une cristallisation rapide. Ce processus donne des fibres à orientation et cristallinité élevées. Les fibres PET résultantes présentent une résistance élevée, une bonne élasticité, d'excellentes propriétés de thermofixation, une bonne résistance à la chaleur et une résistance aux acides et aux alcalis.
Le polyester est largement utilisé dans les secteurs de l'habillement, de la décoration et de l'industrie en raison de sa simplicité de transformation et de son faible coût. Dans le secteur de l'habillement, les tissus fabriqués en PET sont faciles à laver et sèchent rapidement, ce qui leur vaut le surnom de « laver et porter ». De plus, les liaisons ester dans leurs molécules ont de fortes propriétés antioxydantes, les rendant résistantes aux dommages causés par les détergents et les savons. De plus, les fibres PET ne sont pas facilement dégradées par les micro-organismes, ce qui confère aux tissus une bonne durabilité. Après durcissement thermique, les tissus en polyester présentent des dimensions stables, une bonne rigidité et un retrait minimal, ce qui les rend adaptés aux chemises, pantalons pour hommes, vêtements d'extérieur et vestes. Les principaux inconvénients du polyester sont sa mauvaise aptitude à la teinture, son absorption de l'humidité et ses propriétés antistatiques, ainsi que sa tendance à brûler facilement, en raison de sa structure moléculaire serrée et de son manque de groupes hydrophiles.
Avec le développement de la science et de la technologie et la recherche de vêtements de haute qualité, l'application multifonctionnelle des fibres PET est une direction de recherche actuelle. Li Fang a amélioré les problèmes de mauvaise absorption d'humidité et d'électricité statique des fibres de polyester en modifiant leurs surfaces avec du nano-TiO₂. Cela corrige non seulement les défauts inhérents du polyester, mais confère également des propriétés autonettoyantes antibactériennes, résistantes aux UV et photocatalytiques grâce à l'ajout de TiO₂. Shi Zheng a développé des fibres antibactériennes PET en utilisant des méthodes de modification chimique impliquant des ions métalliques et des acides organiques. Sun Pengxiao a étudié la modification de surface et les méthodes de tissage des fibres PET appliquées aux matériaux de ligaments artificiels médicaux.
II. Fibres PBT
Le polybutylène téréphtalate (PBT) est abrégé en PBT et est synthétisé par estérification et polycondensation du téréphtalate de diméthyle (DMT) ou de l'acide téréphtalique (TPA) avec du butanediol. En raison de l’abondance de matières premières pour les fibres PBT et d’un processus de production similaire à celui du polyester, les fibres PBT ont connu une production à grande échelle ces dernières années. La formule moléculaire du PBT est [(CH₂)₄OOC₆H₄COO]_n, qui possède deux chaînes méthylène supplémentaires par rapport à PET. La structure de la chaîne principale des plus grosses molécules de méthylène du PBT forme une forme en spirale, similaire à la structure moléculaire du nylon, tandis que les segments de la chaîne méthylène sont plus longs que ceux du PET. Par conséquent, les fibres PBT présentent une flexibilité, une résistance à l'abrasion et une élasticité comparables à celles du nylon, tandis que leurs propriétés chimiques sont similaires à celles des fibres PET. Étant donné que les molécules des fibres PBT peuvent se déplacer librement, les fibres PBT présentent une excellente élasticité en compression et en traction et une excellente résistance aux rides. Comparé à la faible aptitude à la teinture du PET, le PBT a une température de transition vitreuse de seulement 22°C, ce qui lui permet d'être teint avec des colorants dispersés sous pression atmosphérique sans support. Cependant, en raison de la présence de déformations cristallines de type A et B, le PBT présente une mauvaise stabilité dimensionnelle à haute température.
En raison de son excellente résilience, de sa résistance aux moisissures et aux mites, de sa bonne élasticité de frisage, de ses propriétés antistatiques et de sa capacité de teinture, la fibre PBT est largement utilisée dans les vêtements élastiques tels que les maillots de bain, les vêtements de sport, les vêtements de ski, les combinaisons et les justaucorps de danse. Le spandex est relativement cher et a une mauvaise résistance à la lumière, sujette au jaunissement, tandis que les fibres PBT ont une élasticité juste derrière le spandex et supérieure au nylon. Dans certains tissus, les fibres PBT peuvent remplacer complètement le spandex, comme dans les pantalons en denim élastiques, où le spandex est généralement utilisé comme fil élastique. Cependant, le spandex a une faible résistance à la traction et est susceptible de se briser après une usure et un frottement prolongés. Remplacer le spandex par des fibres PBT comme fil élastique peut résoudre efficacement ce problème. Les fibres PBT, avec leur toucher semblable à celui de la laine, peuvent être mélangées avec du coton, du lin et d'autres fibres dans l'industrie textile en laine pour les vêtements d'automne et d'hiver, et elles sont également idéales pour les imitations de duvet et de matériaux de remplissage.
En plus d'être utilisées comme matériau textile autonome, les fibres PBT modifiées ont fait l'objet d'importantes recherches et développements ces dernières années. Par exemple, les fibres filées composites PBT/PET ont non seulement une bonne filabilité, mais produisent également des tissus au toucher doux, au gonflant élevé et faciles à teindre. Elles peuvent être utilisées comme fibres d'imitation de laine ou pour remplacer l'élasthanne. Actuellement, l'élasticité des fibres de copolymère bloc PBT peut atteindre 80 % de celle du spandex, tandis que d'autres propriétés sont supérieures à celles du spandex. De plus, cette fibre ressemble à de la soie et peut être mélangée à de la soie pour créer des tissus de style spécialisé.
III. Fibre PTT
La fibre PTT (polypropylène téréphtalate) est un nouveau type de fibre polyester développé par Shell Company au milieu des années 1990. Le PTT peut être produit par échange d'esters suivi d'une polycondensation en fusion utilisant du 1,3-propanediol (PDO) et du téréphtalate de diméthyle (DMT), ou par polycondensation en fusion utilisant du PDO et de l'acide téréphtalique (PTA). Les fibres PTT ont une surface lisse et brillante et sont un polyester thermoplastique semi-cristallin. Contrairement aux fibres PBT et PET, les fibres PTT ont une conformation trans-cis-cis-trans de plus faible énergie dans leur structure chimique, ce qui entraîne une conformation distincte en forme de « Z ». De plus, alors que PET et le PBT ont deux unités méthylène dans leurs chaînes moléculaires, le PTT a trois unités méthylène, conduisant à un « effet carbone étrange » entre les chaînes moléculaires. Cette structure moléculaire confère aux fibres PTT des capacités de déformation semblables à celles des ressorts hélicoïdaux, avec une élasticité supérieure à celle du PET et du PBT. En tant que nouveau type de fibre synthétique, la fibre de poly(téréphtalate de triméthylène) (PTT), avec son excellente stabilité dimensionnelle, sa résistance aux taches, sa résistance aux plis, sa résistance à l'abrasion et sa capacité de teinture, combinées à la haute élasticité conférée par sa structure de chaîne moléculaire unique, est appelée « la nouvelle fibre de polyester du 21e siècle ».
Les fibres PTT, en tant que nouveau matériau, combinent les avantages des fibres PET et PBT tout en surmontant certains de leurs inconvénients.
Actuellement, la plupart des maillots de bain sur le marché utilisent du nylon, mais la faible résistance à la lumière et au chlore du nylon limite son application dans les maillots de bain. En comparant l'élasticité du nylon et du PET, le tissu PTT démontre une élasticité supérieure à celle du PET et du nylon, répondant aux exigences d'élasticité des maillots de bain, d'adaptabilité de la taille et de confort de pression. De plus, la capacité de teinture, la solidité des couleurs, la résistance au chlore et la protection UV du tissu PTT font de la fibre PTT un matériau idéal pour les maillots de bain. Les tissus mélangés PTT/laine répondent non seulement aux problèmes d'approvisionnement en laine, mais offrent également un toucher riche, un excellent drapé et les propriétés combinées du nylon et du spandex. Compte tenu de la facilité de mise en forme et de récupération des plis des tissus PTT, l'application des fibres PTT dans les tissus à mémoire de forme évolue également. Les tissus non tissés en fibres PTT peuvent être utilisés pour les supports de tapis, le cuir artificiel, les matériaux de protection et les applications médicales. De plus, en raison de leur toucher doux et de leur excellent drapé, elles présentent un potentiel important dans les serviettes hygiéniques et les couches jetables pour femmes.
IV. Résumé
Les fibres PBT, PET et PTT offrent des perspectives prometteuses dans l'industrie textile. À mesure que la technologie progresse et que les exigences en matière de confort et de fonctionnalité dans les vêtements augmentent, le développement de nouvelles fibres multifonctionnelles et composites constituera un objectif clé des efforts futurs. Par exemple, les fibres PET sont largement utilisées dans divers domaines en raison de leurs excellentes performances. La société Guangzhou Yinsu a développé des retardateurs de flamme tels que le PET-55D et le PET-70B qui peuvent être utilisés pour l'étirage des filaments PET. Ces retardateurs de flamme offrent la résistance au feu nécessaire aux fibres PET sans compromettre leurs autres propriétés. Comme les fibres synthétiques, des processus de production efficaces, à faibles émissions de carbone et respectueux de l’environnement sont essentiels à l’amélioration des processus, tandis que le recyclage et la réutilisation des tissus ont également une valeur marchande potentielle.
