Jak powstaje włókno nylonowe: zastosowania, kryteria wyboru i wskazówki praktyczne

Płytka przędzalnicza do nylonu tekstylnego może pomieścić ponad 300 otworów w dysku o średnicy około 60 mm. Każdy otwór musi wypychać stopiony poliamid z tą samą szybkością i tą samą temperaturą przez wiele godzin. Jedna dziura, która jest lekko gorąca lub lekko zatkana, pojawia się później jako smuga barwnika, złamany koniec lub denier wykraczający poza tolerancję w specyfikacji gotowego materiału.

Krótka odpowiedź na pytanie, jak powstaje włókno nylonowe, jest następująca: małe cząsteczki reagują w długołańcuchowy poliamid, polimer topi się i przepuszcza przez drobne otwory, włókna są schładzane, a następnie rozciągane, aż ich łańcuchy molekularne zrównają się. Na pracę składają się cztery etapy – przygotowanie monomeru, polimeryzacja, przędzenie ze stopu i ciągnienie z wykańczaniem – a każdy z nich pozostawia mierzalny ślad na włóknie: denier, liczba włókien, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie, skurcz, karbowanie i wchłanianie barwnika.

Wszystko na dalszym etapie procesu, od teksturowania po tkanie, dzianie i barwienie, może działać tylko w oparciu o to, co wyprodukowała żyłka. Dlatego też przydatne dla kupującego pytania rzadko brzmią „co to jest nylon”, ale „jaka trasa, jakie warunki ciągnienia i jakie tolerancje”.

Chemia: dwa monomery i jedna cząsteczka wody

Nylon to poliamid. Jego szkielet powtarza wiązanie amidowe, a wolne grupy aminowe pozostawione na końcach łańcucha są miejscami barwnika, do których przyłączają się barwniki kwasowe. Dlatego nylon łatwo barwi się w konwencjonalnej kąpieli barwiącej, podczas gdy poliester wymaga temperatury 130°C i barwników dyspersyjnych.

Nylon 6,6 zbudowany jest z kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy. Łączy się je w sól, a następnie ogrzewa do około 270–290°C w atmosferze azotu. Jest to polimeryzacja kondensacyjna, a produktem ubocznym, który należy usunąć, jest woda, aby zwiększyć masę cząsteczkową; oba monomery zawierają sześć atomów węgla i stąd wzięła się nazwa.

Nylon 6 powstaje z kaprolaktamu, sześciowęglowego pierścienia, który jest otwierany i polimeryzowany w temperaturze około 240-270°C, przy czym niewielka ilość wody działa jako inicjator. Nie ma żadnych produktów ubocznych wody, które można by usunąć. Pierwsze komercyjne włókno nylonowe z tych szlaków trafiło na rynek pod koniec lat trzydziestych XX wieku.

Masa cząsteczkowa reguluje wszystko, co dzieje się za reaktorem, a wióry włókniste są zwykle kontrolowane na podstawie lepkości względnej w kwasie mrówkowym. Zbyt niska, a przerwy wirowania rosną, a wytrzymałość spada. Zbyt wysoka i lepkość stopu wzrasta, aż do momentu, gdy ciśnienie upakowania stanie się niestabilne i pogorszy się jednorodność włókna.

Przędzenie ze stopu: od chipa do włókna

Obydwa poliamidy są przędzone ze stopu, co oznacza, że polimer jest podgrzewany do momentu płynięcia, dzięki czemu nie jest konieczne odzyskiwanie rozpuszczalnika, a proces jest tańszy niż przędzenie z roztworu stosowane w przypadku niektórych innych włókien. Sekwencja na nowoczesnej linii przebiega w ten sposób.

1. Wysuszenie. Nylon jest higroskopijny, więc wióry suszy się, aż wilgotność spadnie poniżej około 0,03–0,05 procent. Pozostała woda hydrolizuje stopiony materiał, powodując powstawanie pęcherzyków i pękanie włókien.
2. Topienie i dozowanie. Wytłaczarka ślimakowa topi wióry w temperaturze 250-290°C, a pompa zębata dostarcza stałą objętość na obrót. Przegrzanie szybko powoduje degradację poliamidu.
3. Filtrowanie. Pakiet z piasku lub włókien metalowych wychwytuje żele, aglomeraty i zanieczyszczenia. Ciśnienie upakowania, często pomiędzy 10 a 20 MPa, jest jednym z najwyraźniejszych wskaźników jakości stopu.
4. Wyrzucenie. Dysza przędzalnicza kształtuje włókno. Średnice otworów zwykle wahają się od 0,15 do 0,5 mm, a liczba otworów określa liczbę włókien - na przykład 36 włókien dla przędzy o grubości 70 denierów.
5. Hartowanie. Powietrze o przepływie krzyżowym lub promieniowym o temperaturze 15–25 °C zestala włókna. Nierównomierne chłodzenie powoduje nieregularne przekroje poprzeczne, a nieregularne przekroje poprzeczne barwią się nierównomiernie.
6. Zakończenie wirowania. Nanoszona jest emulsja na bazie wody, dzięki czemu włókna mają właściwości cierne i antystatyczne wymagane przy rysowaniu, teksturowaniu i dzianiu. Zbieranie oleju zazwyczaj mieści się w zakresie od 0,4 do 0,8 procent.
7. Obejmować. Konwencjonalne liny nawijają się z prędkością 1000–1500 m/min i naciągają w drugim etapie. Linie o dużej prędkości pracują z prędkością 4 000–6 000 m/min i wytwarzają częściowo zorientowaną przędzę, czyli POY, do późniejszego teksturowania.

Rysunek sprawia, że włókno jest mocne, a ustawienie ciepła sprawia, że jest stabilne

Prosto z dyszy przędzalniczej nylon jest słaby. Długie łańcuchy są splątane i ułożone losowo, przez co ślizgają się obok siebie pod obciążeniem. Ciągnięcie powoduje rozciągnięcie włókna do trzy, czterech lub pięciu razy większej długości niż pierwotna, zmuszając łańcuchy do wyrównania i podnosząc krystaliczność. Wytrzymałość na rozciąganie wzrasta do 4,5–7,5 g/denier w przypadku gatunków tekstylnych, a wydłużenie przy zerwaniu jest kontrolowane w zakresie od około 20 do 45 procent.

Utwardzanie termiczne rozluźnia następnie naprężenia wewnętrzne i utrwala karbowanie, które określa, jak bardzo przędza skurczy się, gdy młyn podgrzeje później tkaninę. Przędza, która kurczy się o trzy procent więcej niż poprzednia partia, może kosztować milion dwa lub trzy procent użytecznej szerokości tkaniny, a przy dłuższej serii produkcyjnej to prawdziwe pieniądze.

Nylon 6 i Nylon 6,6: podobne, nie wymienne

Obydwa są poliamidami, oba są przędzone ze stopu i oba barwione barwnikami kwasowymi. Różnice pojawiają się w obróbce okien i w dłoni gotowej tkaniny.

Wybierz nylon 6, gdy liczy się miękkość i głębia barwnika; wybierz nylon 6,6, gdzie liczy się odporność na ciepło. Zamiana jednego na drugi bez ponownego sprawdzenia ustawienia ciepła i temperatury barwienia jest częstym i kosztownym błędem.

Od włókna do tkaniny: gdzie kończy się włókno

Nylon opuszcza żyłkę spinningową w trzech szerokich formach. Płaska przędza z ciągłego włókna ciągłego przechodzi w lekkie tkane powłoki i podszewki. Teksturowana przędza, charakteryzująca się dużą objętością i rozciągliwością, stosowana jest w strojach kąpielowych, odzieży sportowej i wyrobach pończoszniczych. Przędze o dużej wytrzymałości na rozciąganie (840-1680 denierów) wykorzystywane są do produkcji dywanów, lin i taśm przemysłowych.

Dziana siatka nylonowa pokazuje, jak właściwości włókien przekładają się na gotowy produkt. Siateczka trykotowa opiera się na odporności włókna na ścieranie i jego zdolności do utrwalania się pod wpływem ciepła w stabilną, otwartą strukturę, która wciąż odzyskuje swój kształt, dlatego pojawia się w podszewkach, stanikach sportowych i odzieży technicznej.

Oddychająca, lekka tkanina z siateczki trykotowej SUZHOU JUNHUI TEXTILE CO.,LTD Zobacz produkt →

Nylon z recyklingu: ten sam polimer z innego surowca

Nylon z recyklingu ma znaczenie, ponieważ surowiec pochodzi z paliw kopalnych, a włókno nie ulega biodegradacji. Istnieją dwie drogi powrotu do przędzenia, ale nie są one równe pod względem jakości wyjściowej.

Recykling mechaniczny rozdrabnia odpady tkanin, sieci rybackie lub dywany na płatki, a następnie ponownie je topi i ponownie obraca. Oszczędza to energię i chroni materiał przed wysypiskiem, ale powtarzająca się historia ogrzewania obniża masę cząsteczkową i zwiększa zanieczyszczenie, dlatego produkt wyjściowy jest zwykle mieszany z pierwotnym polimerem.

Recykling chemiczny powoduje depolimeryzację odpadów z powrotem do kaprolaktamu, który następnie ulega repolimeryzacji. W przypadku nylonu 6 ta metoda jest dobrze znana, a polimer podczas przędzenia zachowuje się jak materiał pierwotny, zatem przędza poddana recyklingowi chemicznemu może spełniać te same wymagania. W przypadku nylonu 6,6 chemia jest trudniejsza i mniej zakładów wykorzystuje go komercyjnie.

Certyfikacja daje kupującym pewność, a standardy takie jak GRS opierają się na dokumentach kontroli pochodzenia, a nie na pojedynczym wyniku testu. Ten opis przejścia przekształcanie odpadów nylonowych w przyjazne dla środowiska włókno szczegółowo wykonuje poniższe kroki.

SD DTY (D/F) Wytrzymała przędza poliestrowa z recyklingu SUZHOU JUNHUI TEXTILE CO.,LTD Zobacz produkt →

Co sprawdzić przed zakupem

Specyfikacje włókien są przydatne tylko wtedy, gdy zawierają liczby, którym można wiele odrzucić. Poproś o poniższe informacje na każdym certyfikacie analizy i zachowaj próbki z każdej przesyłki.

• Denier i liczba włókien, z podaną tolerancją; plus minus dwa do trzech procent jest zjawiskiem powszechnym, a stały niedobór cicho zmienia wagę i koszt tkaniny.
• Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu, przy użyciu metody badawczej nazwanej na przykład ASTM D2256 lub ISO 2062.
• Skurcz gorącym powietrzem w określonej temperaturze, ponieważ skurcz powyżej oczekiwanego powoduje utratę szerokości po utwardzeniu cieplnym.
• Zbieranie oleju, ponieważ za dużo lub za mało wykończenia zmienia sposób pracy przędzy na maszynach dziewiarskich i teksturujących.
• Poziom połysku - jasny, półmatowy lub matowy - ponieważ zawartość dwutlenku tytanu zmienia zarówno połysk, jak i odcień barwnika.
• Zawartość wilgoci i opakowanie, ponieważ nylon pochłania wodę podczas transportu w wilgoci i może przywieźć cięższy i bardziej lepki niż pozostawiony.
• Konsystencja odcieni w kolejnych seriach, zwłaszcza w przypadku programów barwionych lub barwionych w masie.

Większość twierdzeń zawodzi w przypadku małych liczb, a nie dramatycznych: denier przy kilkuprocentowym świetle, skurcz powyżej oczekiwań, który pochłania szerokość tkaniny lub wilgoć zebrana podczas transportu. Zmiana dostawcy bez porównania tych danych na papierze powoduje, że koszty te pojawiają się niezapowiedziane.

Lekka, wodoodporna tkanina nylonowa do produkcji sprzętu outdoorowego SUZHOU JUNHUI TEXTILE CO.,LTD Zobacz produkt →

Nic z tego nie jest egzotyczną chemią. Włókno nylonowe powstaje poprzez bardzo ścisłe trzymanie łańcucha zwykłych etapów przemysłowych: suszenie wiórów, topienie ich, filtrowanie, przepychanie przez otwory, równomierne schładzanie, rozciąganie i osadzanie.

Jeśli porównujesz program nylonowy z poliestrem lub porównujesz trasy pierwotne i pochodzące z recyklingu, nasz zespół pod adresem Tekstylia Suzhou Junhui możemy dopasować specyfikację do końcowego zastosowania, od wiórów i przędzy POY, FDY i DTY po dzianiny i tkaniny.