Polyesteri

Polyesterit (lyhenne PES) ovat kondensaatiopolymeerejä, joissa esteriryhmät ovat keskeisinä rakenteellisina osina makromolekyylien pääketjuissa. Polyesterit ovat eniten valmistettuja synteettisiä polymeerejä (18 miljoonaa tonnia vuodessa, 2000). Polyesterien tuottaminen on petrokemiallisesti yksinkertaista ja halpaa. 

Kuluttaja osuu usein polyesteri-termiin tutkiessaan vaatteiden tuoteselostuksia. Kestomuovipolyestereistä valmistettuja kuituja hyödynnetään lukuisiin käyttötarkoituksiin. Polyesterikuidut on yleistä tekstiili- ja verhoilumateriaalia, mutta siitä valmistetaan myös muun muassa suodattimia, turvavöitä ja renkaiden kudoslankoja. Polyesterit ovat kevyitä, kestäviä, helposti värjättäviä ja huonosti ryppyyntyviä. Polyesteri on yleinen autojen istuinten verhoilumateriaali.

Muovipulloissa käytetty poly(etyleenitereftalaatti) (PET) on käytetyin polyesteri, mutta ei ainoa. Poly(butyleenitereftalaatti)a (PBT) ja poly(trimetyleenitereftalaatti)a (PTT) käytetään puristuskimmoisuuden vuoksi muun muassa muovimatoissa. 

Kertamuovityyppinen polyesteri on yleisin lujitemuovirakenteissa käytetty muovilaatu.

Maito- ja glykolihaposta sekä joistain muista alifaattisista hydroksi­hapoista voidaan tuottaa biohajoavia polyestereitä. Maitohappo voidaan tuottaa käyttämällä maissitärkkelystä. Näin syntyvä kemiallinen prosessi ei kuormita ympäristöä. Biohajoavilla polyestereillä on myös lääketieteellisiä sovelluksia (liukenevat kapselit ym. lääkevälittäjät).

Polyestereiden historia

Luonnossa esiintyviä polyestereitä on hyödynnetty tuhansia vuosia. Esimerkiksi muinaiset egyptiläiset käyttivät lakkakirvojen erittämää sellakkaa muumioiden balsamointiin. Sellakkaa käytettiin muun muassa äänilevyissä vielä 1900-luvun alussa. 

1930-luvulla DuPont-yhtiö aloitti Wallace Carothersin johdolla synteettisten alifaattisten polyestereiden tuotannon Yhdysvalloissa. Hänen tuottamansa polyesterit olivat molekyylimassaltaan korkeita, mutta ne liukenivat pesukemikaaliliuoksiin ja olivat sulamispisteiltään liian alhaisia soveltuakseen tekstiilikäyttöön. Tämä sai Carothersin kiinnostumaan vastaavista alifaattisista polyamideista, mikä pian johti nylonin keksimiseen. Carothers ei o-ftaalihappoa lukuun ottamatta tutkinut lainkaan aromaattisia dihappoja. Hän ei siten koskaan tutkinut tereftaalihappoa ja siitä tuotettavia polyestereitä.

Toisen maailmansodan alussa Calico Printers Association Laboratoriesillä Englannissa työskennelleet J. Rex Whinfield ja J. T. Dickson tuottivat korkeamolekyylimassaista poly(etyleenitereftalaatti)a tereftaalihaposta, sen dimetyyliesteristä sekä etyleeniglykolista. Whinfield ja Dickson havaitsivat myös PET:n suotuisat ja monipuoliset ominaisuudet. Aika ei kuitenkaan ollut sopiva uuden tekstiilimateriaalin kaupallistamiselle, vaan se tapahtui vasta sodan jälkeen 1945. International Chemical Industries (ICI) aloitti PET-kuidun valmistamisen Britanniassa kauppanimellä Terylene®, samalla kun DuPont Yhdysvalloissa alkoi tuottaa sitä nimellä Dacron®. 1950-luvun alussa tuotteistetusta PET:sta tuli suosittua Atlantin molemmin puolin. Suosion myötävaikuttajana saattoi olla tuolloin naisten muodissa olleet haitarilaskoksiset paidat, joiden materiaalina PET säilytti hyvin muotonsa.

Crimplene on teryleenikuidusta valmistettua joustavaa kreppilankaa. Crimplene-kankaista valmistetut puvut olivat hyvin suosittuja 1960-luvun Suomessa,  josta niitä vietiin paljon myös Neuvostoliittoon.

Polyesteri lujitemuovirakenteissa
Tyydyttämätön polyesteri (Lyhenne UP tai UPE) on käytetyin lujitemuovien sidemateriaali. Se on kertamuovi ja sellaisenaan kovaa ja haurasta. Polyesterihartsia kovetetaan orgaanisen peroksidin avulla. Kiihdytteen tai lämmön avulla peroksidi hajoaa vapaiksi radikaaleiksi silloittaen polymeerit. Kiihdytteenä käytetään kobolttiyhdisteitä tai amiineja.

Kun lujitemuoviesineelle halutaan värillinen, kova ja sileä pinta, käytetään muotissa ensimmäisenä kerroksena "Gelcoat" eli pintahartsikerrosta, joka on yleensä polyesteriä.

Suomessa polyesterin suurin käyttökohde ovat lujitemuoviveneet, jotka laminoidaan manuaalisesti tai ruiskuttamalla. Lujitemuovirakenteessa polyesteri- ja lasikuitumattokerros vaihtelevat.

Polyestereiden käyttö kuitumateriaalina
Polyetyleenitereftalaatti (PET) on laajasti käytetty polyesteri, joka tunnetaan myös kauppanimillä teryleeni, dacron (tekstiilikuitu, renkaan kudoslangat) ja mylar (nauhatallenteet). Poly(etyleenitereftalaatti)kalvon vetolujuus on lähes yhtä luja kuin teräksellä.  Polyesterikuitu valmistetaan yleensä sulakehruumenetelmällä, jossa sulaa lähtöainetta puristetaan suulakkeiden läpi ja jäähdytetään kuiduksi.

Valmistus
Polyesteri valmistetaan teollisesti polykondensaatioreaktiolla (askelpolymeraatio) diolista ja dihaposta. 

Askelpolymeraatio perustuu jokaisen polymeerisidoksen itsenäiseen muodostumiseen (vrt. ketjupolymeraatio).

Esimerkiksi poly(etyleenitereftalaatti) valmistetaan etyleeniglykolista (dioli) ja dimetyylitereftalaatista (dihappo).

Lähteet

Aiheesta muualla

 Tekstiili- ja vaatetusteollisuus ry:n Kuituopas

Polymeerit
Seulonnan keskeiset artikkelit