Как производят нейлоновое волокно: применение, критерии выбора и практическое руководство

Пластина фильеры для текстильного нейлона может вместить более 300 отверстий в диске диаметром примерно 60 мм. Каждое отверстие должно выталкивать расплавленный полиамид с одинаковой скоростью и одинаковой температурой в течение нескольких часов. Одно отверстие, слегка нагретое или слегка засоренное, позже проявляется в виде полосы красителя, сломанного конца или выхода денье за ​​пределы допуска в спецификации готовой ткани.

Краткий ответ на вопрос, как изготавливается нейлоновое волокно, таков: небольшие молекулы вступают в реакцию с длинноцепочечным полиамидом, полимер плавится и проталкивается через мелкие отверстия, нити охлаждаются, а затем их растягивают до тех пор, пока их молекулярные цепи не выровняются. Работа выполняется в четыре этапа — подготовка мономера, полимеризация, прядение из расплава и вытяжка с отделкой — и каждый из них оставляет на волокне измеримый отпечаток: денье, количество нитей, прочность, удлинение, усадка, извитость и поглощение красителя.

Все последующие этапы, от текстурирования до ткачества, вязания и крашения, могут работать только с тем, что производит прядильная линия. Вот почему для покупателя полезными вопросами редко являются «что такое нейлон», а «какой маршрут, какие условия вытяжки и какие допуски».

Химия: два мономера и одна молекула воды

Нейлон – это полиамид. Его основная цепь повторяет амидную связь, а свободные аминогруппы, оставшиеся на концах цепи, являются местами окрашивания, к которым прикрепляются кислотные красители. Вот почему нейлон легко окрашивается в обычной красильной ванне, тогда как для полиэстера требуется температура 130 °C и дисперсные красители.

Нейлон 6,6 состоит из адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Их объединяют в соль, а затем нагревают примерно до 270–290 °C в атмосфере азота. Это конденсационная полимеризация, и вода является побочным продуктом, который необходимо удалить для увеличения молекулярной массы; оба мономера несут шесть атомов углерода, отсюда и название.

Нейлон 6 состоит из капролактама, шестиуглеродного кольца, которое раскрывается и полимеризуется при температуре около 240–270 °C с небольшим количеством воды, выступающей в качестве инициатора. Нет побочных продуктов воды, которые нужно удалять. Первое коммерческое нейлоновое волокно с этих маршрутов поступило на рынок в конце 1930-х годов.

Молекулярный вес определяет все, что происходит после реактора, а волокнистая щепа обычно контролируется относительной вязкостью в муравьиной кислоте. Слишком низко, и разрывы при вращении возрастают, а цепкость падает. Слишком высокая вязкость расплава возрастает до тех пор, пока давление набивки не станет нестабильным и не ухудшится однородность нити.

Прядение расплава: от стружки к нити

Оба полиамида подвергаются формованию из расплава, то есть полимер нагревают до тех пор, пока он не начнет течь, поэтому восстановление растворителя не требуется, и этот процесс дешевле, чем прядение из раствора, используемое для некоторых других волокон. Последовательность действий на современной линии выглядит следующим образом.

1. Сушка. Нейлон гигроскопичен, поэтому щепу сушат до тех пор, пока влажность не упадет ниже примерно 0,03–0,05 процента. Остаточная вода гидролизует расплав и вызывает образование пузырьков и разрывов нитей.
2. Плавление и дозирование. Шнековый экструдер плавит стружку при температуре 250–290 °C, а шестеренный насос подает фиксированный объем за один оборот. Перегрев быстро разрушает полиамид.
3. Фильтрация. Набивка из песка или металлического волокна улавливает гели, агломераты и мусор. Давление уплотнения, часто составляющее от 10 до 20 МПа, является одним из наиболее ярких показателей качества расплава.
4. Экструзия. Спиннеретка формирует нить. Диаметр отверстий обычно составляет от 0,15 до 0,5 мм, а количество отверстий определяет количество нитей — например, 36 нитей для пряжи плотностью 70 ден.
5. Закалка. Поперечный или радиальный воздух при температуре 15–25 °C затвердевает нити. Неравномерное охлаждение приводит к образованию неравномерных сечений, а неравномерное окрашивание сечений происходит неравномерно.
6. Финиш вращения. Наносится эмульсия на водной основе, благодаря которой нити обладают трением и антистатическими свойствами, необходимыми для рисования, текстурирования и вязания. Поглощение масла обычно составляет от 0,4 до 0,8 процента.
7. Занимать. Обычные линии наматываются со скоростью 1000–1500 м/мин и протягиваются на втором этапе. Высокоскоростные линии работают со скоростью 4000–6000 м/мин и производят частично ориентированную пряжу (POY) для последующего текстурирования.

Вытяжка делает волокно прочным, термостабилизация делает его стабильным

Сразу после фильеры нейлон слабый. Длинные цепи спутаны и ориентированы в случайном порядке, поэтому под нагрузкой они скользят друг мимо друга. Вытягивание растягивает нить в три, четыре или пять раз по сравнению с ее первоначальной длиной, заставляя цепи выравниваться и повышая кристалличность. Прочность увеличивается до 4,5-7,5 г/денье для текстильных сортов, при этом удлинение при разрыве контролируется примерно от 20 до 45 процентов.

Затем термостабилизация снимает внутреннее напряжение и устраняет извитость, что определяет, насколько пряжа сожмется, когда ткань будет нагреваться на фабрике позже. Пряжа, которая дает усадку на три процента больше, чем предыдущая партия, может стоить фабрике два или три процента полезной ширины ткани, а при длительном производственном цикле это реальные деньги.

Нейлон 6 и Нейлон 6,6: похожи, но не взаимозаменяемы.

Оба полиамиды, оба изготовлены методом прядения из расплава и оба окрашены кислотными красителями. Различия проявляются в обработке окон и в ручке готового полотна.

Выбирайте нейлон 6, когда важны мягкость и глубина окрашивания; выбирайте нейлон 6,6 там, где важна термостойкость. Замена одного на другое без повторной проверки режима нагрева и температуры окрашивания — распространенная и дорогостоящая ошибка.

От нити к ткани: где заканчивается волокно

Нейлон покидает прядильную леску в трех основных формах. Плоская непрерывная нить используется для изготовления легких тканых оболочек и подкладок. Текстурированная пряжа, благодаря своей объемности и эластичности, используется для изготовления купальников, спортивной одежды и чулочно-носочных изделий. Высокопрочная пряжа плотностью 840–1680 денье используется для изготовления ковров, веревок и промышленных лент.

Трикотажная нейлоновая сетка показывает, как свойства волокна отражаются на готовом изделии. Трикотажная сетка опирается на устойчивость волокна к истиранию и его способность подвергаться нагреванию, образуя стабильную открытую структуру, которая все еще восстанавливает свою форму, поэтому ее используют в подкладках, спортивных бюстгальтерах и технической одежде.

Дышащая легкая трикотажная сетчатая ткань СУЧЖОУ ДЖУНХУЙ ТЕКСТИЛЬНАЯ КО., ООО Посмотреть продукт →

Переработанный нейлон: один и тот же полимер из другого сырья

Переработанный нейлон имеет большое значение, поскольку сырье состоит из ископаемого сырья, а волокно не подвергается биологическому разложению. Обратных путей на прядильную линию два, и они не равны по качеству продукции.

Механическая переработка измельчает отходы ткани, рыболовные сети или ковры в хлопья, а затем переплавляет и повторно прядет их. Это экономит энергию и предотвращает попадание материала на свалку, но повторяющаяся термическая обработка снижает молекулярную массу и увеличивает загрязнение, поэтому на выходе обычно смешивают с первичным полимером.

Химическая переработка деполимеризует отходы обратно в капролактам, который затем реполимеризуется. Для нейлона 6 этот путь хорошо известен, и полимер при прядении ведет себя как первичный материал, поэтому химически переработанная пряжа может соответствовать тем же характеристикам. Для нейлона 6,6 химический состав сложнее, и меньшее количество предприятий используют его в коммерческих целях.

Сертификация — это то место, где покупатели получают гарантию, а такие стандарты, как GRS, основаны на документах цепочки поставок, а не на результатах одного теста. Это прохождение превращение нейлоновых отходов в экологически чистое волокно подробно следует шагам.

SD DTY (D/F) Высокопрочная пряжа из переработанного полиэстера СУЧЖОУ ДЖУНХУЙ ТЕКСТИЛЬНАЯ КО., ООО Посмотреть продукт →

Что проверить перед покупкой

Спецификации волокна полезны только в том случае, если они содержат цифры, от которых можно отказаться. Запрашивайте следующую информацию в каждом сертификате анализа и сохраняйте образцы из каждой партии.

• Количество денье и нитей с указанным допуском; плюс-минус два-три процента является обычным явлением, а постоянный дефицит незаметно меняет вес и стоимость ткани.
• Прочность и удлинение при разрыве в соответствии с указанным методом испытаний, например, ASTM D2256 или ISO 2062.
• Усадка горячим воздухом при определенной температуре, поскольку усадка, превышающая ожидаемую, приводит к потере ширины после термофиксации.
• Улавливает масло, потому что слишком сильная или слишком малая отделка меняет способ работы пряжи на вязальных и текстурирующих машинах.
• Уровень матового блеска – яркий, полутусклый или матовый – поскольку содержание диоксида титана меняет как блеск, так и оттенок красителя.
• Содержание влаги и упаковка, поскольку нейлон впитывает воду при транспортировке во влажной среде и может оказаться тяжелее и липкее, чем остался.
• Стабильность цвета от партии к партии, особенно для программ окрашивания или окрашивания в растворе.

Большинство заявлений терпят неудачу из-за небольших цифр, а не из-за драматических: денье пропускает свет на несколько процентов, усадка превышает ожидаемую, съедая ширину ткани, или влага, скопившаяся во время транспортировки. Переключение между поставщиками без сравнения этих цифр на бумаге приводит к тому, что эти затраты возникают без предупреждения.

Легкая водонепроницаемая нейлоновая ткань для изготовления уличного снаряжения СУЧЖОУ ДЖУНХУЙ ТЕКСТИЛЬНАЯ КО., ООО Посмотреть продукт →

Все это не экзотическая химия. Нейлоновое волокно изготавливается путем очень плотного выполнения цепочки обычных промышленных операций: стружка сушится, плавится, фильтруется, проталкивается через отверстия, равномерно охлаждается, растягивается и закрепляется.

Если вы сравниваете программу нейлона с полиэстером или сравниваете маршруты из первичного и переработанного сырья, наша команда Сучжоу Джунхуэй Текстиль может соответствовать спецификации конечному использованию: от чипсов и пряжи POY, FDY и DTY до трикотажных и тканых материалов.