Nylon valmistetaan monimutkaisessa kaksivaiheisessa kemiallisessa ja valmistusprosessissa, joka ensin luo kuidun vahvat polymeerit ja sitoa ne sitten yhteen luodakseen kestävän kuidun. Termiä käytetään yleisesti viittaamaan laajaan valikoimaan polyamideja tai synteettisiä polymeerejä, ja se kattaa joukon usein hyvin erilaisia tuotteita. Vaatteet, köysi, kovamuoviset mekaaniset osat, laskuvarjopeitteet ja renkaat ovat kaikki esimerkkejä synteettisestä materiaalista. Useimmissa tapauksissa näiden eri tuotteiden valmistusprosessi on erilainen, mutta niiden luomisen kemiallinen osa on yleensä hyvin samanlainen.
polymerointi
Ensimmäinen asia, jonka valmistajan on tehtävä, on yhdistää kaksi molekyylisarjaa. Toisen sarjan kummassakin päässä on happoryhmä ja toisessa sarjassa on amiiniryhmä, joka koostuu emäksisistä orgaanisista yhdisteistä. Variaatioita on jonkin verran, mutta heksametyleenidiamiinimonomeerien ja adipiinihapon käyttö on yleinen yhdistelmä. Kun nämä kaksi ainetta yhdistetään, syntyy paksuja kiteytyneitä “nailonsuoloja”. Nämä tunnetaan yleisesti nimellä nailon 6, 6 tai yksinkertaisesti 6-6. Nimi perustuu hiiliatomien määrään kahden happoryhmän ja kahden amiiniryhmän välillä.
Tämä materiaali voidaan luoda kemiallisesti myös eri tavalla, nimittäin muovaamalla samat molekyylit erilaiseen rakenteeseen. Tässä vaihtoehtoisessa menetelmässä happamat molekyylit ovat kaikki rakenteen toisessa päässä ja amiinimolekyylit ovat toisessa. Tämä yhdiste yhdistetään sitten hiiliatomiketjuun. Kummassakin tapauksessa tuloksena olevat kiteet on liotettava veteen niiden liuottamiseksi, sitten hapotettava ja lämmitettävä, jolloin muodostuu ketju, joka on lähes särkymätön kemiallisella tasolla.
Lämmitys ja kehruu
Valmistajat käyttävät tyypillisesti erityistä konetta lämmittämään polymeerit oikeaan lämpötilaan, ja yhdistämällä sitten molekyylit muodostavat sulan aineen, joka pakotetaan kehruusuuttimeen, jaetaan se ohuiksi säikeiksi ja altistetaan ilmaan ensimmäistä kertaa. Ilma saa säikeet kovettumaan välittömästi, ja kun ne ovat kovia, ne voidaan kääriä puolaksi. Kuituja venytetään luomaan lujuutta ja joustavuutta, mikä on yksi materiaalin tärkeimmistä eduista.
Siitä filamentit kelataan ja kelataan sitten toiseen, pienempään kelaan. Tätä prosessia kutsutaan piirtämiseksi, ja sitä käytetään molekyylien kohdistamiseen yhdensuuntaiseen rakenteeseen. Tuloksena olevat säikeet ovat monikäyttöisiä lankoja, joita voidaan käyttää moniin eri tarkoituksiin. Ne voidaan kutoa tai sitoa sellaisina kuin ne ovat, tai ne voidaan yhdistää ja sulattaa edelleen.
Tuotantoprosessi
Kun materiaali on kierretty pienemmälle kelalle, se on valmis muutettavaksi sellaiseksi tuotteeksi, josta se on tarkoitettu. Tekniseltä kannalta se on tällä hetkellä nailonia, mutta ei missään muodossa, jonka kuluttajat tunnistavat, ja se tarvitsee yleensä enemmän jalostusta, jotta siitä olisi hyötyä markkinoilla.
Useimmat tuotteet luodaan kutomalla tai sulattamalla filamentit yhteen. Materiaalien ja synteettisten kankaiden osalta mitä tiiviimpi kudos, sitä vahvempi ja vedenpitävämpi materiaali on; muovien ja muiden kovamuovattujen tuotteiden osalta, mitä korkeammat sulamislämpötilat ovat, sitä saumattomampi ja kiiltävämpi lopputuote. Köydet ja nauhat riippuvat yleensä monimutkaisesta kiertymisestä ja sulatuksesta, ja useimmat koostuvat todellisuudessa sadoista ellei tuhansista yksittäisistä säikeistä, jotka on sidottu yhteen luomaan erittäin kova lopputuote.
Nailonia voidaan myös sekoittaa muiden kuitujen kanssa yhdistelmämateriaalien luomiseksi. Yhdistettynä puuvillaan, se tuottaa joustavaa kangasta, joka pitää muotonsa, mutta on pehmeä. Se voidaan myös kutoa kuvioihin lujuuden lisäämiseksi, ulkonäön parantamiseksi tai muiden suunnitteluvaatimusten täyttämiseksi. Teollisuudessa ja armeijassa se voidaan kaataa muotteihin ja käyttää koneiden osiin, renkaiden kulutuspintoihin ja elintarvikkeiden säilytysastioihin joko erikseen tai yhdessä muiden muovien ja synteettisten materiaalien kanssa.
Historia
Tällaisista tuotteista tuli ensin suosittuja toisen maailmansodan kynnyksellä halvemmaksi ja tehokkaammaksi vaihtoehdoksi silkille ja kudotulle hamppulle, jotka molemmat olivat päivän vakiovarjomateriaaleja. Siitä oli hyötyä myös sotatoimissa renkaiden valmistuksessa; kemiallisesti sitoutuneista polymeereistä valmistetut renkaat olivat yleensä kestävämpiä ja vähemmän alttiita kulumaan kuin tavallisesta kumista valmistetut renkaat.
Siitä lähtien materiaali on löytänyt monenlaisia päivittäisiä käyttötarkoituksia, vaikka se on edelleen yleistä useissa teollisuuden ja sotilaallisissa pyrkimyksissä. Synteettiset vaatteet ovat erittäin suosittuja monissa paikoissa, erityisesti urheilussa; kevyemmällä kudoksella se on myös sukkien ja sukkien standardi. Sitä käytetään köysissä ja köysissä sekä kaikenlaisissa kengissä ja asusteissa; sen vettä siirtävät ominaisuudet tekevät siitä myös suositun käytettäväksi erilaisissa asioissa, kuten sateenvarjoissa ja synteettisistä villapaidoista. Vaikka nämä tuotteet näyttävätkin alusta alkaen todella erilaisilta, niiden valmistusmenetelmä – ainakin alussa – on yleensä melko yhtenäinen.
Ympäristöongelmat
Sen lisäksi, että valmistusprosessi on hieman monimutkainen, se on herättänyt myös useita ympäristöongelmia. Monet tuottajat käyttävät raakaöljyä polymeerien eristämiseen, mikä voi johtaa fossiilisten polttoaineiden ehtymiseen ja ympäristön saastumiseen valumisen vuoksi. Adipiinihapon kemiallinen tuotanto tuottaa myös sivutuotteena usein typpioksidia, joka tunnetaan kasvihuonekaasuna. Tämä kaasu voi heikentää otsonikerrosta ja edistää ilmansaasteita.