تولید نایلون یک فرآیند پیچیده و چند مرحله‌ای است که برای ایجاد یک ماده با کیفیت بالا که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. تولید نایلون به دقت و تخصص نیاز دارد. الیاف نایلون از طریق ترکیب دقیق و آهسته اسیدهای دی آمین و دی کربوکسیلیک شکل می‌گیرد. در ادامه اطلاعات بیشتری در مورد مراحل تولید نایلون به‌دست می‌آوریم.
نایلون چیست؟
پلیمرها، مانند نایلون، پلاستیک‌هایی هستند که از مولکول‌های بلند و سنگین با قسمت‌های کوتاه و دائمی اتم‌ها مانند زنجیره‌های فلزات سنگین تشکیل شده‌اند. نایلون به جای یک ماده واحد به یک خانواده کامل از مواد مشابه به نام پلی آمید اشاره دارد.
خواص نایلون کدامند؟
قبل از آشنایی با مراحل تولید نایلون در مورد برخی ویژگی‌های نایلون که در زیر ذکر شده است صحبت می‌کنیم:
- استحکام و خاصیت ارتجاعی نایلون: پلیمر نایلون عموما یک ترموپلاستیک سخت و بادوام است (که طی فرایند گرم شدن و در دمای تقریبی 260 درجه سانتی‌گراد یا 500 درجه فارنهایت ذوب شده و روان می‌شود). نایلون خاصیت ارتجاعی دارد، زیرا در دمای بالاتر از نقطه ذوب خود یک سیال جامد بی شکل یا چسبناک خواهد بود.
- درخشندگی: نایلون براق است و در نتیجه در صنایع و کاربردهای مختلف می‌تواند از نظر ظاهری درخشان و نیمه براق به نظر برسد.
- مقاومت در برابر رطوبت: نایلون علیرغم اینکه ماده‌ای مصنوعی است، در برابر حملات مضرات طبیعی مانند کپک‌ها، حشرات و قارچ‌ها بسیار مصون خواهد بود. این ماده شیمیایی در برابر سایش و شرایط آب و هوایی شدید، به طرز قابل قبولی مقاومت و دوام دارد.
دیگر خاصیت‌های نایلون
- پلیمر سریع خشک‌شونده: با توجه به عملیات مختلف طی مراحل تولید نایلون، مولکول‌های آب نمی‌توانند به‌راحتی سطح بیرونی نایلون نفوذ کنند و در صورت خیس‌شدن می‌توانند خیلی سریع خشک شوند. به دلیل توانایی نایلون در جذب آب، کاربرد آن در تولید لباس‌های شنا بسیار رایج است.
- مقاومت در برابر آسیب: علاوه بر فنل‌ها، اسیدها و سایر مواد شیمیایی خشن، نایلون هم به‌طور معقولی مقاومت و استحکام دارد.
فرآیند تولید نایلون
الیاف نایلون با مخلوط کردن دقیق و آهسته اسیدهای دی آمین و دی کربوکسیلیک تولید می‌شود. فرآیند تولید نایلون شامل چندین مرحله است که در ایجاد این ماده مصنوعی همه‌کاره بسیار مهم است. در زیر مراحل مربوط به فرآیند تولید ماده نایلون ذکر شده است:
مرحله یک: استخراج دی آمین اسید یا پلیمریزاسیون مواد خام
محصولات نایلونی پلیمری هستند و از مولکول‌های مبتنی بر کربن به نام مونومر ساخته می‌شوند. نایلون ماده‌ای است که انواع مختلفی دارد. با این‌حال، بیشتر آنها از یک مونومر پلی‌آمید استخراج‌شده از نفت خام، تشکیل می‌شوند.
در طول این مرحله از مراحل تولید نایلون، از یک مونومر به نام هگزامتیلن دیامین اغلب استفاده می‌شود که گاهی اوقات اسید دی آمین نیز نام دارد. برای استخراج این مونومر نفت خام مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اولین مرحله در تولید نایلون، پلیمریزاسیون مواد خام، به‌طور معمول اسید آدیپیک و هگزامتیلن دی آمین است. این دو ماده شیمیایی تحت حرارت و فشار زیاد با هم ترکیب می‌شوند و یک زنجیره پلیمری تشکیل می‌دهند که بلوک اصلی ساختمان نایلون است.
مرحله دو: ترکیب و گرم کردن
در این مرحله، اسید آدیپیک و اسید دی آمین مجبور به واکنش می‌شوند تا نایلون به پلیمر تبدیل شود. محصول نایلون اولین بار از یک نوع پلیمر به نام PA 6,6 ساخته شد. این پلیمر طی عملیات گرم‌شدن از مراحل تولید نایلون، به یک ماده مذاب تبدیل می‌شود.
مرحله سه: اکستروژن و بارگذاری
هنگامی که فرآیند پلیمریزاسیون کامل شد، نایلون سپس از طریق یک نخ ریسی اکسترود می‌شود تا الیاف طولانی و پیوسته‌ای به‌دست آید. سپس این الیاف سرد و جامد می‌شوند تا رشته نایلونی جامد تشکیل گردد.
برای اکسترودکردن این ماده از اسپینر که وسیله‌ای با ده‌ها سوراخ ریز شبیه سر دوش است، کاربرد دارد. طی مرحله اکستروژن از مراحل تولید نایلون، نایلون از طریق اسپینر بلافاصله سخت خواهد شد و الیاف به‌دست آمده برای مرحله بعد آماده می‌شود.
مرحله چهار: کشش
پس از اینکه نایلون اکسترود شد، تحت فرآیندی به نام کشش قرار می‌گیرد که در آن الیاف برای تراز کردن زنجیره‌های پلیمری کشیده می‌شوند و استحکام و دوام مواد را بهبود می‌بخشند. این مرحله در تعیین خواص نهایی نایلون مانند استحکام کششی و کشسانی آن بسیار مهم است.
فرایند “کشش” در مراحل تولید نایلون، به این معنی است که این الیاف را روی یک قرقره دیگر بپیچانید تا پس از کشش، استحکام آنها افزایش پیدا کند. پس از ایجاد آرایش موازی مولکول‌های با ساختار پلیمری، الیاف آماده تبدیل به سایر اشکال الیاف هستند.
مرحله پنج: طراحی
فیلامنت‌ها در طول یک فرآیند، چهار تا پنج برابر طول اولیه خود کشیده می‌شوند. در نتیجه، ماکرومولکول‌ها خود را به بهترین نحو در یک راستا قرار می‌دهند. رسیدن به بیشترین حالت توازی، نوعی استحکام کششی را تعیین می‌کند و در نهایت طراحی نهایی نایلون مشخص خواهدشد.
در نهایت، نایلون به طول دلخواه بریده می‌شود و برای توزیع مورد بسته‌بندی قرار می‌گیرد که از آن برای تولید طیف وسیعی از محصولات، از پوشاک و فرش گرفته تا اجزای صنعتی و مواد بسته‌بندی استفاده می‌کنند.
جمع‌بندی
پلاستیک‌های حاصل از نفت خام را نایلون می‌نامند. پس از یک فرآیند شیمیایی فشرده، این پلاستیک به پارچه‌ای قوی و کششی به نام نایلون تبدیل می‌شود. مراحل تولید نایلون شامل پلیمریزاسیون کاپرولاکتام و هیدرولیز، خاموش کردن آب از طریق یک نوع اسپینر، ذوب با استفاده از اکسترودر، کشیدن رشته‌ها و چرخاندن آن برای به‌دست آوردن نایلون است. سپس به سطوح پلی اتیلن فشار وارد می‌شود تا الیاف نایلونی تولید شوند.
منابع