Come viene prodotta la fibra di nylon: applicazioni, criteri di selezione e guida pratica

Una piastra di filiera per nylon tessile può contenere più di 300 fori in un disco di circa 60 mm di diametro. Ogni foro deve spingere fuori la poliammide fusa alla stessa velocità e alla stessa temperatura per ore consecutive. Un foro leggermente caldo o leggermente ostruito si presenta successivamente come una striscia di tintura, un'estremità rotta o un denaro che si trova al di fuori della tolleranza nelle specifiche del tessuto finito.

La risposta breve a come viene prodotta la fibra di nylon è questa: piccole molecole vengono fatte reagire in una poliammide a catena lunga, il polimero viene fuso e forzato attraverso fori sottili, i filamenti vengono raffreddati e quindi allungati finché le loro catene molecolari non si allineano. Il lavoro è svolto in quattro fasi - preparazione del monomero, polimerizzazione, filatura a fusione e trafilatura con finitura - e ognuna lascia un'impronta misurabile sulla fibra: denari, numero di filamenti, tenacia, allungamento, restringimento, arricciatura e assorbimento del colorante.

Tutto a valle, dalla testurizzazione alla tessitura, alla maglieria e alla tintura, può funzionare solo con ciò che ha prodotto la linea di filatura. Ecco perché le domande utili per un acquirente raramente sono "cos'è il nylon" ma "quale percorso, quali condizioni di trafilatura e quali tolleranze".

La chimica: due monomeri e una molecola d'acqua

Il nylon è una poliammide. La sua spina dorsale ripete un legame ammidico e i gruppi amminici liberi rimasti alle estremità della catena sono i siti coloranti a cui si attaccano i coloranti acidi. Ecco perché il nylon si tinge facilmente in un bagno di tintura convenzionale mentre il poliestere necessita di 130 °C e disperde i coloranti.

Il nylon 6,6 è costituito da acido adipico ed esametilendiammina. I due vengono combinati in un sale e poi riscaldati a circa 270-290 °C sotto azoto. Si tratta di una polimerizzazione per condensazione, e l'acqua è il sottoprodotto che deve essere eliminato per aumentare il peso molecolare; entrambi i monomeri trasportano sei atomi di carbonio, da cui deriva il nome.

Il nylon 6 parte dal caprolattame, un anello di sei atomi di carbonio che viene aperto e polimerizzato a circa 240-270 °C con una piccola quantità di acqua che funge da iniziatore. Non ci sono sottoprodotti dell'acqua da eliminare. La prima fibra di nylon commerciale proveniente da queste rotte raggiunse il mercato alla fine degli anni '30.

Il peso molecolare governa tutto ciò che accade dopo il reattore e i chip di tipo fibroso sono normalmente controllati dalla viscosità relativa dell'acido formico. Troppo basso, e le rotture rotanti aumentano mentre la tenacia diminuisce. Troppo alto, la viscosità del fuso aumenta fino a quando la pressione della confezione diventa instabile e l'uniformità del filamento ne risente.

Filatura a fusione: dal chip al filamento

Entrambe le poliammidi sono filate a fusione, il che significa che il polimero viene riscaldato fino a quando scorre, quindi non è necessario il recupero di solventi e il processo è più economico rispetto alla filatura in soluzione utilizzata per alcune altre fibre. La sequenza su una linea moderna funziona così.

1. Essiccazione. Il nylon è igroscopico, quindi i trucioli vengono essiccati finché l'umidità non scende al di sotto dello 0,03-0,05% circa. L'acqua residua idrolizza la massa fusa e provoca bolle e rotture del filamento.
2. Fusione e dosaggio. Un estrusore a vite scioglie i trucioli a 250-290°C e una pompa a ingranaggi eroga un volume fisso per giro. Il surriscaldamento degrada rapidamente la poliammide.
3. Filtrazione. Un pacco di sabbia o fibra metallica intrappola gel, agglomerati e detriti. La pressione di riempimento, spesso compresa tra 10 e 20 MPa, è uno degli indicatori più chiari della qualità della fusione.
4. Estrusione. La filiera modella il filamento. I diametri dei fori vanno generalmente da 0,15 a 0,5 mm e il numero di fori determina il numero di filamenti: 36 filamenti per un filato da 70 denari, ad esempio.
5. Tempra. L'aria a flusso incrociato o radiale a 15-25 °C solidifica i filamenti. Il raffreddamento non uniforme produce sezioni trasversali irregolari e le sezioni trasversali irregolari si colorano in modo non uniforme.
6. Finitura della rotazione. Viene applicata un'emulsione a base d'acqua in modo che i filamenti abbiano il comportamento antistatico e di attrito richiesto dal disegno, dalla testurizzazione e dalla lavorazione a maglia. Il prelievo di petrolio è generalmente compreso tra lo 0,4 e lo 0,8%.
7. Prendere. Le linee convenzionali si avvolgono a 1.000-1.500 m/min e si allungano in una seconda fase. Le linee ad alta velocità funzionano a 4.000-6.000 m/min e producono filato parzialmente orientato, o POY, per la successiva testurizzazione.

Il disegno rende la fibra resistente, l'impostazione del calore la rende stabile

Direttamente dalla filiera, il nylon è debole. Le lunghe catene sono aggrovigliate e orientate in modo casuale, quindi scivolano l'una sull'altra sotto carico. La trafilatura tira il filamento fino a tre, quattro o cinque volte la sua lunghezza originale, forzando l'allineamento delle catene e aumentando la cristallinità. La tenacità sale a 4,5-7,5 g/denari per i tipi tessili, con un allungamento a rottura controllato tra circa il 20 e il 45%.

L'impostazione del calore quindi rilassa lo stress interno e fissa l'arricciatura, che determina quanto il filo si restringerà quando un mulino riscalderà il tessuto in seguito. Un filato che si restringe del tre per cento in più rispetto al lotto precedente può costare a un'azienda il due o il tre per cento della larghezza utilizzabile del tessuto e, su un lungo ciclo di produzione, questo è denaro reale.

Nylon6 e Nylon 6,6: Simili, Non Intercambiabili

Entrambe sono poliammidi, entrambe sono filate a fusione ed entrambe si tingono con coloranti acidi. Le differenze si manifestano nella lavorazione delle finestre e nella mano del tessuto finito.

Scegli il nylon 6 quando la morbidezza e la profondità del colore contano; scegli il nylon 6,6 dove la resistenza al calore è importante. Scambiarne uno con l'altro senza ricontrollare l'impostazione del calore e le temperature di tintura è un errore comune e costoso.

Dal filamento al tessuto: dove finisce la fibra

Il nylon esce dalla linea di filatura in tre forme generali. Il filato piatto a filamento continuo viene utilizzato per realizzare gusci e fodere in tessuto leggero. Il filato testurizzato, con la sua voluminosità ed elasticità, viene utilizzato per costumi da bagno, abbigliamento sportivo e calzetteria. I filati ad alta tenacità da 840-1.680 denari vengono utilizzati per moquette, corde e cinghie industriali.

La rete di nylon lavorata a maglia mostra come le proprietà delle fibre si traducono in un prodotto finito. La rete tricot si basa sulla resistenza all'abrasione della fibra e sulla sua capacità di essere fissata a caldo in una struttura aperta stabile che recupera ancora la sua forma, motivo per cui viene utilizzata in fodere, reggiseni sportivi e abbigliamento tecnico.

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Nylon riciclato: lo stesso polimero da una materia prima diversa

Il nylon riciclato è importante perché la materia prima è di origine fossile e la fibra non si biodegrada. Ci sono due percorsi per tornare alla linea di filatura e non sono uguali in termini di qualità di output.

Il riciclaggio meccanico riduce in scaglie gli scarti di tessuto, le reti da pesca o la moquette, quindi li scioglie e li centrifuga nuovamente. Risparmia energia e mantiene il materiale fuori dalla discarica, ma la ripetuta storia di calore abbassa il peso molecolare e aumenta la contaminazione, quindi il risultato viene solitamente miscelato con polimero vergine.

Il riciclaggio chimico depolimerizza i rifiuti trasformandoli in caprolattame, che viene poi ripolimerizzato. Per il nylon 6 questo percorso è ben consolidato e il polimero si comporta come materiale vergine nella filatura, quindi il filato riciclato chimicamente può soddisfare le stesse specifiche. Per il nylon 6,6 la chimica è più difficile e meno stabilimenti lo utilizzano a fini commerciali.

La certificazione è il luogo in cui gli acquirenti ottengono la loro garanzia e standard come GRS si basano su documenti della catena di custodia piuttosto che su un singolo risultato di test. Questa procedura dettagliata di trasformare i rifiuti di nylon in fibre ecologiche segue i passaggi in dettaglio.

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Cosa verificare prima dell'acquisto

Le specifiche della fibra sono utili solo se vengono fornite con numeri contro i quali puoi rifiutare molto. Richiedi quanto segue su ogni certificato di analisi e conserva i campioni di ogni spedizione.

• Numero di denari e filamenti, con la tolleranza dichiarata; più o meno il 2-3% è comune e un deficit consistente modifica silenziosamente il peso e il costo del tessuto.
• Tenacità e allungamento a rottura, con il metodo di prova denominato, ad esempio ASTM D2256 o ISO 2062.
• Retrazione con aria calda a una temperatura definita, poiché una contrazione superiore alle aspettative provoca una perdita di larghezza dopo la termofissaggio.
• Prelievo di olio, perché una finitura eccessiva o insufficiente modifica il modo in cui il filato scorre sulle macchine per maglieria e testurizzazione.
• Livello delustrante: brillante, semiopaco o opaco, poiché il contenuto di biossido di titanio modifica sia la lucentezza che la tonalità del colorante.
• Contenuto di umidità e imballaggio, perché il nylon assorbe l'acqua durante il trasporto umido e può arrivare più pesante e appiccicoso di quanto non fosse partito.
• Coerenza della tonalità da lotto a lotto, soprattutto per programmi tinti o tinti in massa.

La maggior parte delle affermazioni falliscono su numeri piccoli piuttosto che su numeri drammatici: un denari che scende di una piccola percentuale, un restringimento superiore alle aspettative che consuma la larghezza del tessuto o umidità accumulata durante la spedizione. Passare da un fornitore all’altro senza confrontare queste cifre sulla carta è il modo in cui tali costi arrivano senza preavviso.

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Niente di tutto questo è chimica esotica. La fibra di nylon è realizzata tenendo molto stretta una catena di normali passaggi industriali: asciugare i trucioli, scioglierli, filtrarli, spingerli attraverso i fori, raffreddarli uniformemente, allungarli e fissarli.

Se stai valutando un programma di nylon rispetto al poliestere o confrontando percorsi vergini e riciclati, il nostro team di Tessile Suzhou Junhui può abbinare le specifiche all'uso finale, dai chip e dai filati POY, FDY e DTY fino ai tessuti a maglia e a navetta.