اولین الیاف ساخته شده توسط بشر نایلون است که با تلاش و تحقیق دانشمندان از طریق ایجاد پیوندهای مولکولی و تشکیل پلیمر ساخته شد. ماده ای که به عنوان پلیمر پایه در ساخت نایلون نقش دارد، پلی اتیلن می باشد. ساختار پلی اتیلن متشکل از زنجیره ای بلند از اتم های کربن است که به صورت دو به دو با پیوندهای دوگانه به هم متصل شده اند و در شاخه های آن ها نیز اتم های هیدروژن به کربن ها وصل می شوند. این ساختار با ایجاد ترکیب میان گاز طبیعی و نفت خام و در اثر یک سنتز شیمیایی رخ می دهد.
دلیل استفاده از پلی اتیلن در تولید نایلون به خاطر دو ویژگی مهم آن است: اول این که پلی اتیلن خاصیت گرمانرم دارد و هنگامی که تحت شرایط دمایی بالا قرار می گیرد نرم و منعطف می شود. ویژگی مهم دیگر پلی اتیلن مقاومت آن در مقابل ضربه است که منجر به افزایش چغرمگی آن می شود. به همین علت است که نایلون ها در عین نرم و منعطف بودن، از مقاومت خوبی در برابر ضربه برخوردارند.
🔷🔹 انواع پلی اتیلن 🔹🔷
در این قسمت قصد داریم به ارزیابی انواع گریدهای پلی اتیلن بپردازیم. گریدهای مختلف پلی اتیلن بر اساس چگالی آن ها دسته بندی می شوند. آن چه باعث تغییر چگالی پلی اتیلن ها می شود، تفاوت در نوع زنجیره پلیمر و تعداد شاخه های متصل به شاخه اصلی است. بر این اساس، سه دسته زیر به عنوان گریدهای مختلف پلی اتیلن برای تولید نایلون ها مورد استفاده قرار می گیرند:
🔹 پلی اتیلن سنگین (HDPE): پلی اتیلن سنگین دارای چگالی بالایی است و تنها یک شاخه اصلی در ساختار خود دارد. در صورت داشتن شاخه های فرعی، قدرت پیوند بین مولکولی اتم های شاخه اصلی کاهش پیدا می کند. به دلیل عدم وجود شاخه های فرعی در پلی اتیلن سنگین، نیروی کشش بین مولکولی و استحکام کششی بسیار زیاد می شود و به این ترتیب مقاومت کشش آن ها نسبت دیگر گریدهای پلی اتیلن بیشتر است.
کیسه های نایلکس که اغلب در میوه فروشی ها و سوپر مارکت ها یافت می شوند عمدتا از این نوع پلی اتیلن ساخته می شوند. البته این نکته نیز لازم به ذکر می باشد که همه مواد تشکیل دهنده نایلکس از جنس پلی اتیلن سنگین نمی باشد و حدود ٪۸۰ آن سنگین و ٪۲۰ آن تشکیل شده از پلی اتیلن سبک می باشد.
🔹 پلی اتیلن سبک (LDPE): پلی اتیلن سبک همان ماده ای است که در تولید کیسه های نایلونی مورد استفاده قرار می گیرد. پلی اتیلن سبک در ساختارش دارای شاخه های فرعی است که باعث می شود تعداد پیوندهای بین مولکولی کربن ها در شاخه اصلی کاهش پیدا کند. کاهش تعداد پیوندها، موجب ضعیف تر شدن آن ها می شود و در نتیجه از نظر مقاومت کششی و خواص فیزیکی پلی اتیلن سبک ضعیف تر از پلی اتیلن سنگین است.
🔹 پلی اتیلن خطی سبک (LLDPE): این پلیمر از طریق کوپلیمریزاسیون مونومر اتیلن با اولفین (اولفین های کوتاه زنجیر مثل بوتن یا اوکتن یا هگزن) ایجاد می شود. در نتیجه این فرآیند، کوپلیمری با شاخه های هیدروکربن کوتاه با ساختاری خطی تولید می شود. خطی بودن ساختار این نوع پلی اتیلن اگر چه موجب ارتقای سطح مقاومت به ضربه و استحکام کششی آن می شود، اما انعطاف پذیری آن را کاهش می دهد. کیسه فریزرهایی که به صورت روزانه با آن ها سر و کار داریم، از این دسته از پلیمرها ساخته می شوند.
🔷🔹گرانول نایلون 🔹🔷
ممکن است شنیده باشید که نایلون را از ماده ای به نام گرانول می سازند. گرانول نام ماده خاصی نیست، بلکه همان پلی اتیلن ولی به شکل دانه و گلوله ای شکل است.
پلی اتیلنی که جهت تولید نایلون به کار می رود به دو شکل پودری و گرانولی موجود می باشد. مزیتی که گرانول پلی اتیلن نسبت به پودر پلی اتیلن دارد، سهولت استفاده از آن است. گرانول برخلاف پودر در هوا پراکنده نمی شود و به این ترتیب میزان هدر رفت و خطر بیماری های تنفسی را کاهش می دهد. بنابراین بسیاری از تولیدکننده ها ترجیح می دهند به جای استفاده از پودر پلی اتیلن، از شکل گرانولی آن استفاده کنند.
مواد گرانولی می توانند به دو صورت نو و بازیافتی استفاده شوند. اگر گرانول ها از مواد اولیه پتروشیمی نو تهیه شده باشند، نایلون و نایلکسی که از آن ها تولید می شود کیفیت بالایی دارد و درجه یک محسوب می شود. اما چنان چه گرانول ها از مواد اولیه بازیافتی همانند دمپایی پلاستیکی، کیسه های پلاستیکی، لوازم تحریر پلاستیکی و… تهیه شده باشند، نایلون و نایلکسی تولید شده با آن ها کیفیت پایین تری داشته و به درجه دو معروف هستند.
🔷🔹 مستربچ نایلون 🔹🔷
به هر ماده افزودنی که به پلی اتیلن اضافه می شود تا خاصیت آن را تغییر دهد، مستربچ می گویند. این افزودنی ها باعث بهبود عملکرد نایلون می شوند و کیفیت آن را بالاتر می برند. در ادامه به معرفی این مستربچ ها می پردازیم.
🔹مستربچ رنگ: برای رنگ دادن به نایلون استفاده می شود.
🔹مستربچ آنتی یووی: از محصول در برابر اشعه خورشید حفاظت می کند.
🔹مستربچ آنتی استاتیک: باعث جلوگیری از تجمع الکتریسیته ساکن، بهبود خاصیت چاپ پذیری، عدم جذب گرد و غبار و دوده می شود.
🔹مستربچ آنتی اکسیدان: پلاستیک ها در اثر تاثیر اکسیژن، نور و حرارت اکسید می شوند. این مستربچ باعث پایداری بیشتر نایلون در برابر اکسیدشدگی می شود.
🔹مستربچ آنتی باکتریال: از تجمع باکتری ها، قارچ ها و آلودگی ها جلوگیری می کند.
🔹مستربچ لیز کننده: از لیز کننده به این دلیل استفاده می شود که نایلون ها راحت باز شوند و به هم نچسبند.
🔹مستربچ شفاف کننده: به شفافیت و براق بودن نایلون کمک کرده و از زرد و کدر شدن آن جلوگیری می کند.
🔹مستربچ ضد شعله: مقاومت نایلون در برابر حرارت و آتش را افزایش می دهد و از انتشار آتش سوزی جلوگیری می کند.
🔹مستربچ ضد بو: از انتشار بوی نامطبوع توسط نایلون جلوگیری می کند.
🔹مستربچ ضد بخار: از ایجاد بخار و شبنم بر لایه داخلی نایلون جلوگیری می کند.
🔹مستربچ زیست تخریب پذیر: روند زیست تخریب پذیری را در نایلون سرعت می بخشد.