Il nylon

CARATTERISTICHE E LAVORAZIONI

Cos’è il Nylon?

Il Nylon è un polimero di condensazione, ovvero una macromolecola organica preparata a partire da un elevato numero di piccole molecole chiamate monomeri.
Le reazioni di polimerizzazione per condensazione richiedono monomeri di partenza aventi determinati gruppi funzionali quali il gruppo alcolico, il gruppo amminico e il gruppo carbossilico.
I polimeri di condensazione sono di tipo lineare e quasi privi di ramificazioni ed inoltre presentano una maggiore resistenza alla trazione.

Polimeri di policondensazione

  • Il peso molecolare non è un multiplo intero delle unità monomeriche di partenza
  • Generalmente richiede più di una unità monomerica
  • Le unità monomeriche devono avere due gruppi funzionali

Polimeri di poliaddizione

  • Il peso molecolare è un numero intero multiplo del monomero di partenza
  • Generalmente richiede una sola unità monomerica
  • Le unità monomeriche presentano uno o più siti di insaturazione

La nomenclatura dei Nylon è costituita dalla parola Nylon seguita da 1 o 2 numeri.
Se i numeri sono 2, il primo indica il numero di atomi di carbonio della diammina, il secondo il n. di atomi di carbonio (compresi i carbossili) dell'acido. Il Nylon 6,6, per esempio, si ottiene dalla reazione della esametilendiammina con l'acido adipico.
Se c'è un solo numero, il monomero è un amminoacido, che contiene i due gruppi funzionali.
Il Nylon 11 e il Nylon 6 sono di questo tipo e sono i Nylon più usati.

TIPOLOGIE DI NYLON

LDal punto di vista chimico, i nylon sono poliammidi. Vengono sintetizzati attraverso una reazione di polimerizzazione a stadi.
I primi nylon ad essere prodotti furono il nylon 6 e il nylon 6,6.
Dopo lo sviluppo del nylon 6,6 e del nylon 6 sono stati molti i tentativi di polimerizzazione tra un diacido e una diammina ed il termine nylon è passato ad indicare tutta la famiglia di specie macromolecolari. In particolare i numeri che seguono il nome indicano rispettivamente il numero di atomi di carbonio provenienti dalla diammina e il numero di carboni provenienti dal diacido. Così si ha il nylon 6,7, il nylon 8,10 ecc. Se il numero che segue è singolo allora vuol dire che la catena deriva dalla polimerizzazione di una specie che contiene un acido carbossilico e una ammina sullo scheletro carbonioso.
Oltre al nylon 6,6 e al nylon 6, i nylon più diffusi industrialmente sono denominati nylon 11 e nylon 12.

Di seguito viene presentata una tabella contenente alcuni esempi di nylon:

  • Nylon 6,6
  • Nylon 6
  • Nylon 6,10
  • Nylon 6,12
  • Nylon 11
  • Nylon 12

Il Nylon 6,6 è il prodotto della polimerizzazione per condensazione di esametilendiammina e acido adipico; è il nylon più diffuso.
Questo processo teoricamente, può essere ripetuto più volte in base alle qualità delle diverse materie plastiche.

Può essere prodotto anche tramite polimerizzazione interfacciale, utilizzando cloruro acilico al posto dell'acido adipico. In questo caso la diammina viene disciolta in fase acquosa, mentre il cloruro acilico è disciolto in un solvente organico (ad esempio cloroformio). La reazione di sintesi avviene all'interfaccia tra le due fasi, per questo si parla di "polimerizzazione superficiale".
Nel processo di produzione da acido adipico si opera a temperature dell'ordine dei 200 °C, mentre nel caso di polimerizzazione superficiale le temperature di esercizio si abbassano intorno ai 0-50 °C.

Il Nylon 6 viene sintetizzato per polimerizzazione a stadi dall'ε-caprolattame.

Il Nylon 6,10 viene prodotto a partire da esametilendiammina e acido 1,10-decandioico (acido sebacico)

Il Nylon 6,12 viene prodotto a partire da esametilendiammina e acido dodecandioico.

Il Nylon 11 è ottenuto dall'acido ricinoleico, contenuto nell'olio di ricino.

Il Nylon 12 può essere sintetizzato a partire dal lauril-lattame (per apertura di anello) o dall'acido ε-amminododecanoico.

Secondo la definizione ISO, "la fibra poliammidica (o nylon) è una fibra formata da macromolecole lineari che presentano nella catena la ricorrenza di legami ammidici, di cui almeno l'85% sono uniti a gruppi alifatici o ciclo alifatici".

L'operazione di filatura è condotta a temperatura di 30-40 °C, superiori al punto di fusione del polimero; per evitare fenomeni di depolimerizzazione e di degradazione è importante che la massa abbia un contenuto di umidità non superiore allo 0,1%.
Le caratteristiche principali di questa fibra sono:

  • ottima resistenza all'usura;
  • elevato recupero elastico;
  • facilità di tintura;
  • buona solidità al colore;
  • facilità di manutenzione.

Nonostante ciò va segnalato la sensibilità a diversi reagenti chimici (candeggianti e acidi minerali); la scarsa resistenza alle alte temperature (>100 °C) e a particolari condizioni ambientali quali luce e atmosfere ricche di ossidi di azoto.
Nelle poliammidi i numerosi legami a idrogeno intra- e inter-molecolari dovuti alla presenza di gruppi CONH danno origine ad intense forze di coesione che, unitamente alla regolarità delle catene, portano ad avere notevoli percentuali di cristallinità. Ciò conferisce al materiale ottime caratteristiche meccaniche: elevato modulo elastico, durezza e resistenza all'abrasione. Il punto di fusione è generalmente elevato: 220 °C per il Ny-6, 262/264 °C per il 6,6 e 174 °C per il Ny-12. La transizione vetrosa si osserva attorno ai 50 °C per il Ny-6 e a 37 °C per il Ny-12.
I gruppi ammidici polari, oltre a rendere le poliammidi piuttosto igroscopiche, migliorano notevolmente anche la resistenza all'urto del materiale. Questo è possibile poiché le molecole d'acqua assorbite agiscono da plastificante, aumentando la tenacità.

LAVORAZIONI DEL NYLON

Il nylon viene lavorato per completare l’allineamento delle molecole e per dare al filo delle caratteristiche particolari da un punto di vista estetico, tattile e funzionale: in particolare le lavorazioni più importanti sono lo stiro e la testurizzazione, i fili così ottenuti vengono venduti come prodotto finito oppure possono essere utilizzati, nel caso del testurizzato, per lavorazioni in cui vengono accoppiati a dell’elastomero per ottenere il filo spiralato e lo stretchone.
I filati vengono distinti a seconda della lavorazione a cui sono stati sottoposti e alla loro dimensione; la grossezza del filato, a causa della sua natura irregolare e comprimibile non si esprime come diametro ma come massa per unità di lunghezza di un filo opportunamente tensionato.
L’unità di misura tradizionale è il den (denaro), che corrisponde alla massa in grammi di 9000 metri di filato, quest’unità di misura è ancora usata commercialmente per distinguere il potere coprente nel prodotto finale ma l’unità di misura adottata internazionalmente è il Tex, pari per definizione alla massa in grammi di 1000 metri di filato, in particolare per i filati tessili di maggior utilizzo si preferisce il dtex (decitex), ossia la massa di 10000 metri di filato, per ottenere dei numeri interi, date le piccole dimensioni in gioco.z
I fili di Nylon 6,6 sono generalmente composti da più bave per cui i fili tessili sono indicati con due numeri “x/y” di cui il primo rappresenta il titolo del filato espresso in dtex e il secondo il numero di bave che lo compongono, che corrispondono al numero di fori della filiera da cui provengono; se necessario si aggiunge una terza cifra per indicare il numero di “barre”, cioè di mazzetti, ad esempio un 22/20 x2 sarà un filo composto da due mazzetti da venti bave ciascuno per un totale di 44 dtex.
Il rapporto x/y indica la dimensione delle bave da cui consegue la morbidezza al tatto del tessuto. Ad esempio un 17/2 ha un rapporto di 8.5 e un tessuto fatto con questo filato è duro e crespo, al diminuire del rapporto abbiamo il “multibava” come ad esempio il 78/68 e infine, quando x/y ≈ 1, il “microbava”.
Siccome le bave possono essere anche molto numerose, è opportuno in qualche modo mantenerle compatte attraverso una legatura, si procede allora con la “legatura ad aria” che consiste nel soffiare aria da degli ugelli in modo da far ingarbugliare casualmente le bave; si formano delle zone dette “punti di interlacciatura” che, in base alla loro quantità, mantengono il filo più o meno unito. I punti di interlacciatura forniscono una legatura lieve e reversibile, infatti, applicando una tensione sufficientemente forte lungo l’asse del filo è possibile farli venire meno, ma sono sufficienti per compattare il materiale fino al momento dell’utilizzo.

Plastools ®, da oltre 40 anni leader nella produzione, ribobinatura e commercializzazione di filo di nylon professionale per la pesca ed altre applicazioni.

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