Nylon jest wytwarzany w złożonym, dwuetapowym procesie chemicznym i produkcyjnym, w którym najpierw powstają silne polimery włókna, a następnie łączy je ze sobą, tworząc trwałe włókno. Termin ten jest powszechnie używany w odniesieniu do szerokiego zakresu poliamidów lub polimerów syntetycznych i obejmuje szereg często bardzo różnych produktów. Odzież, liny, mechaniczne części z twardego plastiku, osłony spadochronów i opony to przykłady działania materiałów syntetycznych. W większości przypadków proces produkcji tych różnych przedmiotów jest inny, ale chemiczna część ich tworzenia jest bardzo podobna.
Polimeryzacja
Pierwszą rzeczą, którą musi zrobić producent, jest połączenie dwóch zestawów cząsteczek. Jeden zestaw ma na każdym końcu grupę kwasową, a drugi ma na każdym końcu grupę aminową złożoną z zasadowych związków organicznych. Istnieje pewne pole do wariacji, ale stosowanie monomerów heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego jest powszechną kombinacją. Po połączeniu tych dwóch substancji powstają gęsto skrystalizowane „sole nylonowe”. Są one powszechnie znane jako nylon 6, 6 lub po prostu 6-6. Nazwa opiera się na liczbie atomów węgla między dwiema grupami kwasowymi i dwiema grupami aminowymi.
Ten materiał można również wytwarzać chemicznie w inny sposób, a mianowicie formując te same cząsteczki w inną strukturę. W tej alternatywnej metodzie wszystkie kwasowe cząsteczki znajdują się na jednym końcu struktury, a cząsteczki amin na drugim. Związek ten łączy się następnie w łańcuch atomów węgla. W każdym przypadku powstałe kryształy należy namoczyć w wodzie, aby je rozpuścić, a następnie zakwasić i podgrzać, aby utworzyć łańcuch, który jest prawie nierozerwalny na poziomie chemicznym.
Ogrzewanie i wirowanie
Producenci zazwyczaj używają specjalnie zaprojektowanej maszyny, aby podgrzać polimery do odpowiedniej temperatury, a następnie połączyć cząsteczki, aby utworzyć stopioną substancję, która jest wtłaczana do dyszy przędzalniczej, rozdzielając ją na cienkie pasma i po raz pierwszy wystawiając na działanie powietrza. Powietrze powoduje, że pasemka natychmiast twardnieją, a gdy są już twarde, można je nawinąć na szpulki. Włókna są rozciągane, aby zapewnić wytrzymałość i elastyczność, co jest jedną z głównych zalet materiału.
Stąd włókna są rozwijane, a następnie nawijane na inną, mniejszą szpulkę. Proces ten nazywa się rysowaniem i służy do ułożenia cząsteczek w równoległą strukturę. Powstałe nici to nici uniwersalne, które mogą być używane do różnych celów. Mogą być tkane lub wiązane tak, jak są, lub mogą być łączone i dalej topione.
Proces produkcji
Po nawinięciu materiału na mniejszą szpulę jest on gotowy do przekształcenia w dowolny produkt, jakim ma się stać. Z technicznego punktu widzenia jest to w tym momencie nylon, ale nie w jakiejkolwiek formie, którą konsumenci rozpoznają, i zwykle wymaga więcej rafinacji, aby był użyteczny na rynku.
Większość produktów powstaje poprzez tkanie lub łączenie ze sobą włókien. Jeśli chodzi o materiały i tkaniny syntetyczne, im gęstszy splot, tym mocniejszy i bardziej wodoodporny będzie materiał; w przypadku tworzyw sztucznych i innych twardych elementów formowanych, im wyższe temperatury topnienia, tym bardziej jednolity i lśniący produkt końcowy. Liny i kordy zwykle zależą od skomplikowanego skręcania i łączenia, a większość z nich składa się z setek, jeśli nie tysięcy pojedynczych pasm połączonych razem, aby stworzyć bardzo wytrzymały produkt końcowy.
Nylon można również mieszać z innymi włóknami, tworząc materiały kombinowane. W połączeniu z bawełną tworzy sprężysty rodzaj tkaniny, która zachowuje swój kształt, ale jest miękka w dotyku. Można go również tkać we wzory, aby wzmocnić wytrzymałość, poprawić wygląd lub spełnić inne wymagania projektowe. W przemyśle i wojsku można go wylewać do form i stosować do części maszyn, bieżników opon i pojemników do przechowywania żywności, zarówno w izolacji, jak i w połączeniu z innymi tworzywami sztucznymi i materiałami syntetycznymi.
historia
Tego rodzaju produkty po raz pierwszy stały się popularne na początku II wojny światowej jako tańsza i wydajniejsza alternatywa dla jedwabiu i tkanych konopi, które były standardowymi materiałami spadochronowymi w tamtych czasach. Przydawał się również w działaniach wojennych, jeśli chodzi o produkcję opon; Opony wykonane z polimerów wiązanych chemicznie były zwykle trwalsze i mniej podatne na zużycie niż te wykonane ze standardowej gumy.
Od tego czasu materiał znalazł wiele zastosowań codziennych, choć nadal jest powszechny w wielu przedsięwzięciach przemysłowych i wojskowych. Odzież syntetyczna jest bardzo popularna w wielu miejscach, szczególnie do uprawiania sportu; o jaśniejszym splocie jest również standardem w pończochach i pończochach. Jest używany w linach i sznurkach oraz we wszelkiego rodzaju butach i akcesoriach; jego właściwości odprowadzania wody sprawiają, że jest również popularny do stosowania w rzeczach tak różnych, jak parasole i swetry z syntetycznej wełny. Chociaż wszystkie te produkty wydają się naprawdę różne od samego początku, sposób ich wykonania – przynajmniej na początku – jest zwykle dość jednolity.
W zakresie ochrony środowiska
Oprócz tego, że jest nieco skomplikowany, proces produkcyjny budzi również szereg problemów środowiskowych. Wielu producentów wykorzystuje ropę naftową do izolowania polimerów, co może prowadzić do wyczerpywania się paliw kopalnych i zanieczyszczenia środowiska w wyniku spływu. Chemiczna produkcja kwasu adypinowego często tworzy również podtlenek azotu, znany gaz cieplarniany, jako produkt uboczny. Gaz ten może powodować erozję warstwy ozonowej i sprzyjać zanieczyszczeniu powietrza.