Comment est fabriquée la fibre de nylon : applications, critères de sélection et conseils pratiques

Une plaque de filière pour nylon textile peut contenir plus de 300 trous dans un disque d'environ 60 mm de diamètre. Chaque trou doit expulser le polyamide fondu au même rythme et à la même température pendant des heures. Un trou légèrement chaud ou légèrement bouché apparaît plus tard sous la forme d'une traînée de teinture, d'une extrémité cassée ou d'un denier qui se situe en dehors des tolérances dans les spécifications du tissu fini.

La réponse courte à la façon dont la fibre de nylon est fabriquée est la suivante : de petites molécules réagissent pour former un polyamide à longue chaîne, le polymère est fondu et forcé à travers de fins trous, les filaments sont refroidis, puis étirés jusqu'à ce que leurs chaînes moléculaires s'alignent. Quatre étapes effectuent le travail - préparation du monomère, polymérisation, filage à l'état fondu et étirage avec finition - et chacune laisse une empreinte mesurable sur la fibre : denier, nombre de filaments, ténacité, allongement, retrait, frisure et absorption de colorant.

Tout ce qui se fait en aval, de la texturation au tissage, en passant par le tricotage et la teinture, ne peut fonctionner qu'avec ce que la ligne de filage produit. C'est pourquoi les questions utiles pour un acheteur sont rarement « qu'est-ce que le nylon » mais « quel tracé, quelles conditions d'étirage et quelles tolérances ».

La chimie : deux monomères et une molécule d'eau

Le nylon est un polyamide. Son squelette répète une liaison amide, et les groupes amine libres laissés aux extrémités de la chaîne sont les sites de colorants auxquels les colorants acides se fixent. C'est pourquoi le nylon se teint facilement dans un bain de teinture conventionnel, tandis que le polyester a besoin de 130 °C et de colorants dispersés.

Le nylon 6,6 est construit à partir d'acide adipique et d'hexaméthylènediamine. Les deux sont combinés en un sel puis chauffés à environ 270-290 °C sous azote. Il s'agit d'une polymérisation par condensation, et l'eau est le sous-produit qui doit être éliminé pour augmenter le poids moléculaire ; les deux monomères portent six atomes de carbone, d’où leur nom.

Le nylon 6 provient du caprolactame, un cycle à six carbones qui est ouvert et polymérisé à environ 240-270 °C avec une petite quantité d'eau agissant comme initiateur. Il n’y a aucun sous-produit d’eau à éliminer. La première fibre de nylon commerciale provenant de ces routes est arrivée sur le marché à la fin des années 1930.

Le poids moléculaire régit tout ce qui se passe après le réacteur, et la qualité des copeaux de fibres est normalement contrôlée par la viscosité relative de l'acide formique. Trop bas, les freins en rotation augmentent tandis que la ténacité diminue. Trop élevée, la viscosité de la matière fondue augmente jusqu'à ce que la pression du pack devienne instable et que l'uniformité du filament en souffre.

Filature par fusion : de la puce au filament

Les deux polyamides sont filés par fusion, ce qui signifie que le polymère est chauffé jusqu'à ce qu'il s'écoule. Aucune récupération de solvant n'est donc nécessaire et le processus est moins cher que le filage en solution utilisé pour certaines autres fibres. La séquence sur une ligne moderne se déroule ainsi.

1. Séchage. Le nylon est hygroscopique, c'est pourquoi les copeaux sont séchés jusqu'à ce que l'humidité tombe en dessous d'environ 0,03 à 0,05 pour cent. L'eau résiduelle hydrolyse la matière fondue et provoque des bulles et des ruptures de filaments.
2. Fusion et dosage. Une extrudeuse à vis fait fondre les copeaux à 250-290 °C et une pompe à engrenages délivre un volume fixe par tour. La surchauffe dégrade rapidement le polyamide.
3. Filtration. Un pack de sable ou de fibres métalliques piège les gels, les agglomérats et les débris. La pression du pack, souvent comprise entre 10 et 20 MPa, est l'un des indicateurs les plus clairs de la qualité de la matière fondue.
4. Extrusion. La filière façonne le filament. Les diamètres des trous vont généralement de 0,15 à 0,5 mm, et le nombre de trous détermine le nombre de filaments - 36 filaments pour un fil de 70 deniers, par exemple.
5. Trempe. Un flux d'air croisé ou radial à 15-25 °C solidifie les filaments. Un refroidissement inégal produit des sections transversales irrégulières et les sections transversales irrégulières se teignent de manière inégale.
6. Fini l'essorage. Une émulsion à base d'eau est appliquée afin que les filaments aient le comportement de friction et antistatique exigé par le dessin, la texturation et le tricot. La récupération du pétrole se situe généralement entre 0,4 et 0,8 pour cent.
7. Prendre. Les lignes conventionnelles s'enroulent à une vitesse de 1 000 à 1 500 m/min et s'étirent dans un deuxième temps. Les lignes à grande vitesse fonctionnent à une vitesse de 4 000 à 6 000 m/min et produisent du fil partiellement orienté, ou POY, pour une texturation ultérieure.

Le dessin rend la fibre solide, le réglage thermique la rend stable

Dès la sortie de la filière, le nylon est faible. Les longues chaînes sont emmêlées et orientées de manière aléatoire, de sorte qu'elles glissent les unes sur les autres sous la charge. L'étirage tire le filament jusqu'à trois, quatre ou cinq fois sa longueur d'origine, forçant les chaînes à s'aligner et augmentant la cristallinité. La ténacité grimpe jusqu'à 4,5-7,5 g/denier pour les qualités textiles, avec un allongement à la rupture contrôlé entre 20 et 45 % environ.

Le réglage thermique détend ensuite les contraintes internes et corrige le frisage, ce qui détermine le rétrécissement du fil lorsqu'une usine chauffe le tissu ultérieurement. Un fil qui rétrécit trois pour cent de plus que le lot précédent peut coûter à une usine deux ou trois pour cent de la largeur de tissu utilisable, et sur une longue série de production, cela représente de l'argent réel.

Nylon 6 et Nylon 6,6 : similaires, non interchangeables

Les deux sont des polyamides, tous deux sont filés par fusion et tous deux se teignent avec des colorants acides. Les différences apparaissent dans les fenêtres de traitement et dans la main du tissu fini.

Choisissez le nylon 6 lorsque la douceur et la profondeur de la teinture comptent ; choisissez le nylon 6,6 là où la résistance à la chaleur est importante. Échanger l’un contre l’autre sans revérifier le réglage thermique et les températures de teinture est une erreur courante et coûteuse.

Du filament au tissu : où finit la fibre

Le nylon quitte la ligne de filage sous trois grandes formes. Le fil à filament continu plat entre dans la fabrication de coques et de doublures tissées légères. Le fil texturé, avec son volume et son élasticité, entre dans la fabrication de maillots de bain, de vêtements de sport et de bonneterie. Les fils à haute ténacité de 840 à 1 680 deniers entrent dans la fabrication de tapis, de cordes et de sangles industrielles.

La maille en nylon tricotée montre comment les propriétés des fibres se traduisent en un produit fini. La maille tricot s'appuie sur la résistance à l'abrasion de la fibre et sur sa capacité à être thermofixée pour former une structure ouverte stable qui reprend toujours sa forme, c'est pourquoi elle apparaît dans les doublures, les soutiens-gorge de sport et les vêtements techniques.

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Nylon recyclé : le même polymère à partir d’une matière première différente

Le nylon recyclé est important car la matière première est d’origine fossile et la fibre ne se biodégrade pas. Il existe deux itinéraires de retour vers la ligne de filature, et ils ne sont pas égaux en termes de qualité de production.

Le recyclage mécanique broie les déchets de tissus, les filets de pêche ou les tapis en flocons, puis les refond et les essore. Cela permet d'économiser de l'énergie et d'éviter que les matériaux ne soient mis en décharge, mais l'historique thermique répété réduit le poids moléculaire et augmente la contamination, de sorte que le produit est généralement mélangé à un polymère vierge.

Le recyclage chimique dépolymérise les déchets en caprolactame, qui est ensuite repolymérisé. Pour le nylon 6, cette voie est bien établie et le polymère se comporte comme un matériau vierge lors de la filature, de sorte que le fil recyclé chimiquement peut répondre aux mêmes spécifications. Pour le nylon 6,6, la chimie est plus dure et moins d’usines l’exploitent commercialement.

La certification est l'endroit où les acheteurs obtiennent leur assurance, et les normes telles que GRS s'appuient sur des documents de chaîne de traçabilité plutôt que sur un seul résultat de test. Cette procédure pas à pas de transformer les déchets de nylon en fibre écologique suit les étapes en détail.

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Que vérifier avant d'acheter

Les spécifications des fibres ne sont utiles que si elles sont accompagnées de chiffres contre lesquels vous pouvez rejeter beaucoup de choses. Demandez les éléments suivants sur chaque certificat d’analyse et conservez des échantillons de rétention de chaque expédition.

• Nombre de deniers et de filaments, avec la tolérance indiquée ; plus ou moins deux à trois pour cent sont courants, et un déficit constant modifie discrètement le poids et le coût du tissu.
• Ténacité et allongement à la rupture, avec la méthode d'essai nommée par exemple ASTM D2256 ou ISO 2062.
• Retrait à l'air chaud à une température définie, car un retrait supérieur aux attentes entraîne une perte de largeur après la thermofixation.
• Prise d'huile, car trop ou pas assez de finition modifie la façon dont le fil passe sur les machines à tricoter et à texturer.
• Niveau de délustrant - brillant, semi-mat ou terne - car la teneur en dioxyde de titane modifie à la fois le lustre et la teinte du colorant.
• Teneur en humidité et emballage, car le nylon absorbe l'eau lors du transport humide et peut arriver plus lourd et plus collant qu'il ne l'a laissé.
• Consistance des teintes d'un lot à l'autre, en particulier pour les programmes teints ou teints dans la masse.

La plupart des réclamations échouent sur de petits chiffres plutôt que sur des chiffres dramatiques : un denier qui perd quelques pour cent de lumière, un rétrécissement supérieur aux attentes qui ronge la largeur du tissu ou de l'humidité captée pendant l'expédition. C'est en passant d'un fournisseur à l'autre sans comparer ces chiffres sur papier que ces coûts arrivent de manière inopinée.

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Rien de tout cela n’est de la chimie exotique. La fibre de nylon est fabriquée en maintenant très étroitement une chaîne d'étapes industrielles ordinaires : sécher les copeaux, les faire fondre, les filtrer, les pousser à travers des trous, les refroidir uniformément, les étirer et les fixer.

Si vous comparez un programme de nylon avec du polyester, ou si vous comparez des itinéraires vierges et recyclés, notre équipe de Suzhou Junhui Textile peut adapter les spécifications à l'utilisation finale, des copeaux et des fils POY, FDY et DTY jusqu'aux tissus tricotés et tissés.