Nom du matériau : Polyester
Origine et caractéristiques
La fibre de polyester, communément appelée « polyester », est une fibre synthétique obtenue par filage de polyester issu de la polycondensation d'un diacide organique et d'un diol. Elle appartient à la famille des composés à haut poids moléculaire. Inventée en 1941, elle est aujourd'hui la fibre synthétique la plus répandue. Ses principaux avantages résident dans sa grande résistance au froissement et son excellente tenue, ainsi que dans sa haute résistance et son élasticité. Elle est durable, infroissable, ne nécessite pas de repassage et n'accroche pas les cheveux.
La fibre de polyester (PET) est une fibre synthétique composée de chaînes macromoléculaires liées par des groupements ester et filées pour former un polymère. En Chine, les fibres contenant plus de 85 % de polyéthylène téréphtalate sont appelées simplement polyester. Ce matériau est commercialisé sous différentes appellations internationales, telles que Dacron aux États-Unis, Tetoron au Japon, Terlenka au Royaume-Uni et Lavsan (ex-Union soviétique).
Dès 1894, Vorlander produisait des polyesters de faible masse moléculaire relative à partir de chlorure de succinyle et d'éthylène glycol. Einkorn synthétisait le polycarbonate en 1898. Carothers synthétisait un polyester aliphatique. Les polyesters synthétisés au début de cette période étaient principalement des composés aliphatiques, de faible masse moléculaire relative et de faible point de fusion, facilement solubles dans l'eau, ce qui les rendait inutilisables comme fibres textiles. En 1941, Whinfield et Dickson, en Grande-Bretagne, synthétisaient le polyéthylène téréphtalate (PET) à partir de téréphtalate de diméthyle (DMT) et d'éthylène glycol (EG), un polymère permettant de produire des fibres aux excellentes propriétés par filage à l'état fondu. En 1953, les États-Unis installaient la première usine de production de fibres de PET. On peut donc considérer la fibre de PET comme une fibre relativement récente parmi les grandes fibres synthétiques.
Grâce aux progrès de la synthèse organique, de la science des polymères et de l'industrie, diverses fibres PET pratiques aux propriétés variées ont été mises au point ces dernières années.
Par exemple, la fibre de polybutylène téréphtalate (PBT) et la fibre de polypropylène téréphtalate (PTT) à haute élasticité, la fibre de polyester entièrement aromatique à ultra-haute résistance et à module élevé, etc. : la soi-disant « fibre de polyester » est généralement appelée fibre de polyéthylène téréphtalate.
Domaine d'application
La fibre de polyester possède d'excellentes propriétés, telles qu'une résistance à la rupture et un module d'élasticité élevés, une résilience modérée, un excellent effet thermofixant et une bonne résistance à la chaleur et à la lumière. Son point de fusion est d'environ 255 °C et sa température de transition vitreuse d'environ 70 °C. Elle conserve sa forme, sa résistance au lavage et à l'usure dans une large gamme de conditions d'utilisation. De plus, elle présente une excellente résistance aux solvants organiques, au savon, aux détergents, à l'eau de Javel et aux oxydants, ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion et une bonne stabilité en milieu faiblement acide ou alcalin. De ce fait, elle est largement utilisée dans l'industrie. Le développement rapide de l'industrie pétrolière a également fourni à la production de fibres de polyester une matière première plus abondante et moins chère. Combiné aux progrès technologiques de ces dernières années en matière de contrôle chimique, mécanique et électronique, le processus de production, de formation des fibres et d'usinage est devenu plus court, continu, rapide et automatisé. La fibre de polyester est ainsi devenue la fibre synthétique la plus productive et celle dont la croissance est la plus rapide. En 2010, la production mondiale de fibres de polyester a atteint 37,3 millions de tonnes, représentant 74 % de la production mondiale totale de fibres synthétiques.
Propriétés physiques
1) Couleur. Le polyester est généralement opalescent après mercerisation. Pour obtenir des produits mats, ajouter du dioxyde de titane mat avant le filage ; pour obtenir des produits d’un blanc pur, ajouter un agent de blanchiment ; pour obtenir de la soie colorée, ajouter un pigment ou un colorant lors du filage.
2) Forme de la surface et de la section transversale. La surface du polyester conventionnel est lisse et sa section transversale est presque ronde. Par exemple, les fibres de section particulière, telles que les fibres triangulaires, en forme de Y, creuses et autres fibres de soie à section spéciale, peuvent être fabriquées à l'aide de filières de forme spéciale.
3) Densité. À l'état totalement amorphe, le polyester a une densité de 1,333 g/cm³. À l'état totalement cristallisé, sa densité est de 1,455 g/cm³. Généralement, le polyester présente une cristallinité élevée et une densité de 1,38 à 1,40 g/cm³, similaire à celle de la laine (1,32 g/cm³).
4) Taux de reprise d'humidité. Le taux de reprise d'humidité du polyester en conditions normales est de 0,4 %, inférieur à celui de l'acrylique (1 à 2 %) et du polyamide (4 %). Le polyester présente une faible hygroscopicité, ce qui limite la diminution de sa résistance à l'état humide et facilite le lavage du tissu. Cependant, l'électricité statique est importante lors de la transformation et du port, ce qui nuit à la respirabilité et à l'hygroscopicité du tissu.
5) Performance thermique. Le point de ramollissement Tm du polyester est de 230 à 240 °C, son point de fusion Tm est de 255 à 265 °C et son point de décomposition Td est d'environ 300 °C. Le polyester peut brûler au contact d'un feu, se recroqueviller et fondre en perles, en dégageant une fumée noire et une odeur âcre.
6) Résistance à la lumière. Sa résistance à la lumière n'est surpassée que par celle de la fibre acrylique. Cette résistance est liée à sa structure moléculaire. Le dacron présente une forte absorption uniquement dans la région des 315 nm ; ainsi, après 600 h d'exposition au soleil, sa résistance ne diminue que de 60 %, une valeur comparable à celle du coton.
7) Performances électriques. Le polyester a une faible conductivité en raison de sa faible hygroscopicité, et sa constante diélectrique dans la plage de -100~+160℃ est de 3,0~3,8, ce qui en fait un excellent isolant.
Propriétés mécaniques
1) Haute intensité. La résistance à sec était de 4 à 7 cN/DEX, tandis que la résistance à l'état humide diminuait.
2) Allongement modéré, 20 % à 50 %.
3) Module élevé. Parmi la grande variété de fibres synthétiques, le module initial du polyester est le plus élevé, pouvant atteindre 14 à 17 GPa, ce qui rend le tissu en polyester stable en taille, indéformable et durable au plissage.
4) Bonne résilience. Son élasticité est proche de celle de la laine et, après un étirement de 5 %, elle reprend presque entièrement sa forme initiale. Par conséquent, la résistance au froissement du polyester est supérieure à celle des autres tissus en fibres.
5) Résistance à l'usure. Sa résistance à l'usure n'est surpassée que par celle du nylon, et supérieure à celle des autres fibres synthétiques, elle est presque équivalente.
Stabilité chimique
La stabilité chimique du polyester dépend principalement de la structure de sa chaîne moléculaire. Le polyester présente une bonne résistance aux autres réactifs, à l'exception de sa faible résistance aux alcalis.
Résistance aux acides. Le Dacron est très stable aux acides (en particulier aux acides organiques) et peut être immergé dans une solution d'acide chlorhydrique à une fraction massique de 5 % à 100 °C.
Date de publication : 14 février 2022
