Formula di struttura di due nylon: ilnylon 66 (in alto) e ilnylon 6 (in basso)
Ilnylon (nàilon in italiano)[1] è una famiglia particolare dipoliammidi sintetiche.
Con il termine di nylon si indicano in particolare le poliammidialifatiche, ma talvolta lo stesso termine si usa (impropriamente) per indicare anche la classe dellepoliaramidi (a cui appartengono ilKevlar e ilNomex), che sono invece delle poliammidiaromatiche.
I nylon sono usati soprattutto comefibra tessile e per produrre piccoli manufatti.[2]
Nel 1940 John W. Eckelberry dellaDuPont dichiarò che le lettere "nyl" furono scelte a caso e il suffisso "-on" fu adottato perché già presente in nomi di altre fibre (cotone, in inglesecotton, erayon). Una successiva pubblicazione della DuPont[5] spiegò che il nome scelto inizialmente fu "no-run", dove "run" assumeva il significato diunravel, "disfarsi", e che fu modificato per migliorarne il suono ed evitare potenziali reclami.
Una prima leggenda metropolitana vuole che un'anziana donna al mercato, vedendo ilnylon, abbia affermato: "Now you lousy old nippones" (e ora tocca a voi, vecchi giapponesi pidocchiosi). Un'altra leggenda (idealmente collegata) vuole chenylon altro non sia che l'acronimo diNow You Lose Old Nippon (ora perdi, vecchio Giappone). Questo perché in seguito agli avvenimenti dellaseconda guerra mondiale, ilGiappone impedì l'importazione di seta dallaCina che serviva agliStati Uniti per tessere iparacadute dei soldati. A questo punto gli Stati Uniti si ingegnarono e crearono questo nuovo materiale sostitutivo dandogli appunto tale acronimo. Un'altra leggenda vuole, invece, che il nome derivi da quelli diNew York eLondra in quanto la fibra fu sviluppata per sopperire alla mancanza della seta per iparacadute dell'alleanza dellaseconda guerra mondiale nei confronti dell'Asse, ma nemmeno di questo si hanno prove.[6]
Le poliammidi alifatiche possono essere del tipoAB oAABB, dove A e B indicano rispettivamente igruppi funzionali -NH e -CO.[7]
Le poliammidi del tipo AB hanno formula generale (-NH-(CH2)x-CO-)n, essendo n il numero diunità ripetitive, mentre quelle del tipo AABB hanno formula generale (-NH-(CH2)x-NH-CO-(CH2)(y-2)-CO-)n.[8]
Il nome della poliammide alifatica è composto dal termine "nylon" (o più raramente "poliammide") seguito da uno o due numeri, i quali indicano il numero diatomi dicarbonio presenti nell'unità ripetitiva. Siccome nel caso delle poliammidi di tipo AB (come il nylon 6) ogni unità ripetitiva è costituita da una singolacatena idrocarburica legata ai gruppi -NH -CO, un solo numero (x) è sufficiente a identificare la poliammide in questione, mentre nel caso di poliammidi di tipo AABB (come il nylon 6,6) ogni unità ripetitiva è costituita da due catene idrocarburiche separate dai gruppi -NH -CO, per cui sono necessari due numeri (x,y) per identificarla univocamente.[7]
Poiché le poliammidi alifatiche vengono prodotte per condensazione, i numeri che seguono il termine "nylon" corrispondono anche al numero di atomi di carbonio contenuti nei monomeri impiegati. Nel caso di poliammidi AABB, il primo numero indica gli atomi di carbonio nel monomero che contiene il gruppo amminico, mentre il secondo numero indica gli atomi di carbonio nel monomero che contiene il gruppo acido.[8]
I primi a essere prodotti furono il nylon 6 e il nylon 6,6.
In seguito sono stati molti i tentativi di polimerizzazione tra un diacido e una diammina, e il terminenylon è passato a indicare tutta la famiglia di specie macromolecolari. In particolare i numeri che seguono il nome indicano rispettivamente il numero di atomi dicarbonio provenienti dalla diammina e il numero di carbonio provenienti dal diacido. Così si ha ilnylon 6,7, ilnylon 8,10, ecc. Se il numero che segue è singolo allora vuol dire che la catena deriva dalla polimerizzazione di una specie che contiene unacido carbossilico e un'ammina sulloscheletro carbonioso.
Oltre alnylon 6,6 e alnylon 6, i nylon più diffusi industrialmente sononylon 11 enylon 12.
Di seguito una tabella contenente alcuni esempi di nylon:[7]
Ilnylon 6,6 (anche noto come nylon 66) ha formula bruta C12H22N2O2. È il prodotto della polimerizzazione per condensazione diesametilendiammina eacido adipico;[10] è il più diffuso.
Può essere prodotto anche tramitepolimerizzazione interfacciale, utilizzandocloruro acilico (ClOC(CH2)4COCl) al posto dell'acido adipico. In questo caso la diammina viene disciolta infase acquosa, mentre il cloruro acilico è disciolto in unsolventeorganico (ad esempiocloroformio). La reazione di sintesi avviene all'interfaccia tra le due fasi, per cui 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 a 0-50 °C.
Ilnylon 12 può essere sintetizzato a partire dallauril-lattame (per apertura di anello) o dall'acido ε-amminododecanoico (H2N(CH2)11COOH).[10]
Fibre di poliammide al microscopio
Secondo la definizione ISO, "la fibra poliammidica (o nylon) è una fibra formata damacromolecole 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 calore;
facilità di manutenzione.
Nonostante ciò va segnalata la sensibilità a diversireagenti chimici (candeggianti e acidi minerali), la scarsa resistenza alle alte temperature (>100 °C) e a particolari condizioni ambientali quali luce e atmosfere ricche diossidi di azoto.
Nelle poliammidi i numerosi legami a idrogeno intra- e inter-molecolari dovuti alla presenza di gruppi CONH danno origine a intense forze dicoesione che, unitamente alla regolarità delle catene, portano ad avere notevoli percentuali dicristallinità. Ciò conferisce al materiale ottime caratteristiche meccaniche: elevatomodulo elastico,durezza e resistenza all'abrasione. Ilpunto 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. Latransizione 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 piuttostoigroscopiche, migliorano notevolmente anche la resistenza all'urto. Questo è possibile poiché le molecole d'acqua assorbite agiscono da plastificante, aumentando la tenacità.
Funi realizzate in nylonUnbomber realizzato in nylonCalze di nylon al microscopio
Se la fibra viene utilizzata infilo continuo, il campo principale d'impiego è quello dellecalze da donna (collant). Inoltre spesso viene usata per costumi da bagno, abbigliamento sportivo (tute da ciclista, giacche a vento), nel settore intimo (lingerie), borsetteria, ombrelli e fodere, arredamento epavimentazione, con fili di diametro molto elevato.
Intorno aglianni settanta si diffuse un nuovo modo di completare la fase "tessile" della produzione del filo: anziché sottoporlo a torsione, si "volumizza" con un procedimento dettotesturizzazione. Il filato così ottenuto acquista maggiore elasticità, permettendo la produzione di calze senza la cucitura e determinando così anche un cambiamento nella moda.
Se la fibra viene utilizzata infiocco, cioè moltissime fibre tagliate corte e torte insieme per formare il filo, trova impiego soprattutto in mischia con altre fibre naturali (cotone,lana) nel settore dellacalzetteria per uomo, maglieria, tessuti per tappeti (ma con diametri più consistenti) e dei tessuti per pavimentazione.
Come la maggior parte delle fibre sintetiche, il nylon rispetto alle fibre naturali presenta i seguenti vantaggi:
maggiore resistenza all'usura;
non viene attaccato dalle tarme;
leggerezza;
non si restringe durante il lavaggio;
si asciuga in fretta e non ha bisogno di stiratura.
Purga: serve per togliere impurezze (oli, colle,grassi, ecc.) che derivano dalle altre lavorazioni. Viene fatta in ambientebasico in presenza disoda, condetergenti anionici o non ionici. In alternativa si può utilizzare unsapone asolvente per sciogliere i grassi presenti sulla fibra.
Termofissaggio: può essere fatto inrameouse o insiluro. Le fibre di nylon uscite dallafiliera presentanomacromolecole disordinate. A seguito dello stiro, le macromolecole ruotano lungo l'asse di stiratura, e vengono a formarsilegami casuali intercatena, che creano una struttura tensionata facilmente gualcibile. Col termofissaggio si rompono a caldo i legami formatesi e si fanno allineare le macromolecole. Raffreddando, si formano nuovi legami in modo perpendicolare, dando alla fibra una struttura meno tensionatata.
IlpHisoelettrico del nylon si trova attorno a 5,5 - 5,6. Nellatintura non si scende mai sotto pH 4,5 visto che provocherebbe danni alla struttura della fibra, sia perché a un pH acido il nylon si degrada sia perché facendo entrare troppo colorante all'interno della fibra si provocano danni alla struttura cristallina di essa. Inoltre sotto pH 3 si ha la cationizzazione del legameimmidico, che porta a un attacco del colorante anionico. In questo modo si aumenta l'esaurimento di colorante all'interno del bagno, ma è altresì vero che si tratta di legami deboli, che a seguito di un successivo lavaggio si romperebbero, riportando il colorante in bagno. Scendere sotto il pH 3 in definitiva porta alla creazione di legami deboli e abbassa la solidità della tintura.
I coloranti acidi con i quali si tinge il nylon sono divisi in due classi:
Classe A: coloranti con molecola molto piccola, poco affini e poco solidi, che danno una migliore ugualizzazione della tintura. Si tinge a pH 4,5-5.
Classe B: coloranti con molecola più grossa, più affini e più solidi, ma che danno inevitabilmente una tintura meno ugualizzata. Si tinge a pH 6-7.
I coloranti acidi possono essere mono-, bi- o trisolfonici. I monosolfonici, essendo più leggeri, tendono a salire prima sulla fibra; in presenza di una terna di coloranti con un colorante monosolfonico e due coloranti trisolfonici esiste il rischio che il colorante più veloce, salendo prima, saturi la fibra, non lasciando salire gli altri due. Per questo motivo è stata istituita una scala dicompatibilità dei coloranti acidi sul nylon.
I coloranti con K=1 sono i più veloci, quelli con K=7 i più lenti. Quando si impiega una terna di coloranti, occorre usare quelli con K e solidità il più possibile simili. La K non dipende dalbagno, dal pH o da ausiliari anionici o non ionici. Viene invece influenzata dall'uso di ausiliari cationici, per i quali è stata istituita una scala dei K*, che dipende dal pH di tintura.
Oltre alla tintura con coloranti acidi si può utilizzare la tintura con coloranti dispersi, premetallati 1:2 e premetallati 1.1 (i Neolan P permettono una tintura a pH meno acido).
In una fibra mistalana-poliammide, il nylon tende a far salire prima il colorante e si satura molto meno rispetto alla lana. Se si deve tingere con tinte chiare, si possono utilizzare composti ritardanti per il nylon, ovvero acidi solfonici che si legano al nylon ritardando la salita del colorante. Se, invece, si deve tingere con toni più scuri, l'unico modo è quello di tingere prima il nylon con coloranti dispersi e poi la lana con coloranti acidi.
Se si tratta di una fibra mista poliammide-cotone, si tinge con coloranti premetallati 1.2 o di classe B il nylon, e poi, nello stesso bagno, il cotone con coloranti diretti.
Per aumentare la solidità all'acqua di mare o dipiscina, alsudore e al lavaggio, a seguito di una tintura con coloranti acidi si possono utilizzare acidi arilsolfonici (nello stesso bagno se sono stati usati ausiliari anionici, in bagno diverso se si sono utilizzati ausiliari cationici). In alternativa si utilizzano prodotti naturali (tannino etartaroemetico), più costosi, ma migliori.
Tradizionalmente il diametro del filo viene chiamatodanaratura (abbreviato inden). Ilden corrisponde al peso in grammi di 9 000 metri di filo.
La scala ora internazionalmente in uso si basa sul peso in grammi di una matassina di 10 000 metri, dettadecitex. Nellecalze da donna a una bassa danaratura corrisponde in genere una calza trasparente (velata), a un'alta danaratura un effetto coprente (talvolta, ma non necessariamente, con finalità riposanti o contenitive). Nel filo continuo, anche a parità di decitex, importa il numero delle bave. Un filo monobava è, ad esempio, quello usato per le lenze da pesca.
Di seguito sono riportate le formule che consentono di determinare il titolo, conoscendo la lunghezza in metri e il peso del filato, sia per i dtex (decitex) sia per i den (denari):
dtex = (peso in grammi × 10000)/lunghezza in metri
den = (peso in grammi × 9000)/lunghezza in metri
e conseguentemente:dtex
lunghezza in metri = (peso in grammi × 10000)/decitex
LaRhodiatoce (joint-venture tra laMontecatini e laRhône-Poulenc) fu la prima azienda a introdurre sul mercato italiano ilnylon 6,6, prodotto nello stabilimento diPallanza in esclusiva nazionale fino alla durata dei brevetti Rhône-Poulenc. Il marchio commerciale con cui venne conosciuto fuNailon Rhodiatoce; era però un cosiddetto "marchio debole", perché troppo simile al nome comune del prodotto.
^È inesatto dire che i nylon vengono prodotti attraverso polimerizzazione per condensazione: infatti esistono dei casi in cui durante la polimerizzazione a stadi non si produce condensato. Un esempio in questo senso è il nylon 6, in cui l'unico prodotto della reazione principale di polimerizzazione è il nylon (non si parla qui delle eventuali reazioni secondarie).
