Rabu, 03 Juli 2013

Serat Nylon

1. PENDAHULUAN
Nylon adalah serat benar-benar sintetis pertama yang akan diusahakan (1939). Nylon dikembangkan pada tahun 1930 oleh para ilmuwan di Du Pont, dipimpin oleh seorang kimiawan Amerika Wallace Hume Caruthers (1.896-1.937). Ini adalah serat poliamida, berasal dari diamina dan asam dikarboksilat, karena berbagai diamines dan asam dikarboksilat dapat diproduksi, ada sejumlah sangat besar bahan poliamida tersedia untuk memproduksi serat nilon. Dua versi yang paling umum adalah nilon 66 (adiamide polyhexamethylene) dan nilon 6 (Polycaprolactam, nilon siklik intermediate). Bahan baku untuk ini adalah variabel dan sumber yang digunakan secara komersial adalah benzena (dari produksi coke atau penyulingan minyak), furfural (dari lambung oat atau tongkol jagung) atau 1,4-butadiena (dari penyulingan minyak). Reaksi kimia adalah sebagai berikut [1].
2. SERAT JENIS
Jenis serat yang diproduksi secara komersial di berbagai belahan dunia. Nylon 66 telah disukai di pasar Amerika Utara, sedangkan nilon 6 adalah jauh lebih populer diEropadan di tempat lain. Nilon diproduksi oleh mencair berputar dan tersedia dalam pokok, monofilamen belakangnya,, dan multi-filamen bentuk. Serat ini memiliki daya tahan yang luar biasa dan sifat fisik yang sangat baik. Nilon adalah semi-kristal polimer. Kelompok amida - (-CO-NH-) - Menyediakan ikatan hidrogen antara rantai poliamida, memberikan kekuatan tinggi nilon pada temperatur tinggi, ketangguhan pada suhu rendah, dikombinasikan dengan sifat-sifat lainnya, seperti kekakuan, ketahanan aus dan abrasi, koefisien gesekan rendah dan ketahanan kimia yang baik. Properti ini telah membuat nilon yang terkuat dari semua serat buatan yang umum digunakan. Karena nilon menawarkan sifat mekanik dan termal yang baik, mereka juga termoplastik rekayasa yang sangat penting. Misalnya, 35% dari total produksi nilon yang digunakan dalam industri otomotif [2]. Ada beberapa produk nilon komersial, seperti nilon 6,, 11 12, 6/6, 6/10, 6/12, dan seterusnya. Dari jumlah tersebut, produk nilon yang paling banyak digunakan dalam industri tekstil terbentuk dari nilon 6 dan nilon 6/6. Yang lain terutama digunakan dalam ekstrusi tabung, injection molding, dan coating dari benda logam [3].
Karakteristik yang luar biasa Nylon dalam industri tekstil adalah fleksibilitas. Hal ini dapat dibuat cukup kuat untuk berdiri di bawah tali hukuman ban harus bertahan, cukup baik untuk semata-mata, kaus kaki fashion tinggi, dan cukup ringan untuk kain parasut dan tenda backpacker. Nylon digunakan baik sendiri maupun dalam campuran dengan serat lain, di mana kontribusi utamanya adalah kekuatan dan ketahanan abrasi. Nylon mencuci dengan mudah, cepat kering, perlu sedikit menekan, dan memegang bentuknya baik karena tidak menyusut atau peregangan.
3. SERAT PEMBENTUKAN
Salah satu faktor yang paling penting dalam pengolahan polimer adalah viskositas, yang merupakan fungsi dari berat molekul. Jumlah berat rata-molekul polimer yang cocok untuk rentang produksi serat tekstil dari 14.000 sampai 20.000. Karena Polycaprolactam dapat dianggap pada kesetimbangan sebagai polimer polikondensasi, berat rata-rata jumlah molekul saja sudah cukup untuk karakterisasi nya. Dua-langkah meleleh berputar, terdiri dari berputar dan menggambar, dianggap metode konvensional untuk memproduksi filamen nilon. Setelah pencairan, penyaringan, dan deaerasi, polimer cair diekstrusi melalui spinneret ke dalam ruang di mana mencair mengeras menjadi bentuk filamen. Pada tahap ini, filamen memiliki orientasi molekul kecil, dan birefringence sedikit mereka adalah karena gaya geser dibentuk selama ekstrusi. Untuk mencapai sifat yang diinginkan melalui orientasi molekul dan kristalinitas, filamen yang baru terbentuk harus ditarik. Sejak Tg nilon di bawah suhu kamar, nilon dapat menggambar drawn.Hot dingin juga sering digunakan. Filamen nilon diambil kira-kira empat kali panjang awal mereka. Efek gambar pada birefringence, ukuran anisotropi molekul, dapat dilihat pada Tabel I. Juga, modulus elastisitas meningkat secara signifikan dengan orientasi peningkatan seperti ditunjukkan pada Tabel sifat lain I. fisik, seperti keseimbangan kepadatan, kelembaban penyerapan, keuletan dan pemuluran saat istirahat, juga dipengaruhi oleh gambar.
Tabel 1: Pengaruh Menggambar pada Birefringence dan modulus elastis
Menggambar Ratio
Birefringence
Modulus elastis (GPa)
1
0.00832
1.97
2
0.03297
2.74
3
0.05523
3.70
4
0.05904
4.59
5
0.06381
5.77
60
0.06901
6.74
Daripada dua langkah spinning (ekstrusi) dan menggambar, satu-langkah, kecepatan tinggi proses pemintalan sedang digunakan semakin. Dalam kecepatan tinggi berputar, filamen penyelesaian kecepatan relatif terhadap kecepatan ekstrusi sangat tinggi dan orientasi dan kristalisasi terjadi dalam aliran perpanjangan sepanjang garis berputar. Ketika menggambar seperti berputar-serat, molekul disusun secara acak di daerah amorf dan rantai yang dilipat di daerah kristal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Pada intinya, menggambar dingin membentang rantai di daerah amorf, namun lipatan molekul dibatasi dan orientasi molekul sendiri sepanjang arah sumbu serat, sehingga orientasi ditingkatkan dan kristalinitas tinggi. Dalam kasus nilon, yang memiliki lembaran-seperti struktur kristal, gambar dapat mengaktifkan hidrogen terikat lembar poliamida menyelinap melewati struktur satu sama lain dan bentuk yang lebih berorientasi [4]. Gambar panas adalah prosedur menggunakan suhu tinggi selama menggambar dan anil bawah kekangan setelah menggambar. Paparan suhu tinggi membantu untuk meningkatkan rasio imbang, dan modulus yang lebih tinggi dan keuletan dapat dicapai .. Gambar Ultra bahan kristal dipadatkan menginduksi tingkat tinggi perpanjangan rantai (Gambar 2), yang menyebabkan kekuatan tarik yang sangat tinggi dan modulus. Hal ini menghasilkan serat yang disebut performa tinggi.
Sebuah struktur kulit-inti, sebagian besar tergantung pada kecepatan berputar, umumnya terbentuk dalam lelehan-berputar serat. Pada tingkat makan konstan, kecepatan berputar lebih tinggi akan menghasilkan rantai lebih luas dalam mencair dan membentuk filamen halus. Oleh karena itu, serat halus biasanya memiliki modulus yang lebih tinggi dan keuletan. Filamen halus tidak dapat ditarik sebanyak filamen kasar, karena orientasi parsial pada bagian luar dari filamen terbentuk ketika cairan cair ditarik melalui sisi lubang. Akibatnya, filamen halus memiliki proporsi yang lebih besar dari 'kulit' massal, yaitu, orientasi yang lebih baik telah terbentuk. Tentu, tidak ada banyak ruang untuk perbaikan dengan menggambar dingin dalam filamen halus. Filamen menjadi berkilau dan kuat.
4. PERILAKU REOLOGI
Viskositas lelehan polimer dapat direpresentasikan sebagai fungsi dari berat molekul oleh hubungan [5, 6]:
η = K (M w ) a
Dimana viskositas geser nol, M w itu rata-rata berat molekul, K dan adalah konstanta tergantung pada polimer dan temperatur. Dalam kasus nilon, nilai eksponen yang biasanya berada dalam kisaran 3,4-3,8 dari.
Telah lama diketahui bahwa kelembaban memiliki efek yang kuat pada perilaku reologi dari nilon. Umumnya, tingkat kelembaban tinggi menyebabkan degradasi dan berbusa, dan tingkat yang relatif rendah bertindak kelembaban sebagai plasticizer dalam nilon 6 selama proses meleleh. Semua nilon menyerap kelembaban. Tingkat penyerapan air tergantung pada suhu, kelembaban kristalinitas, dan. Oleh karena itu, sebelum pengolahan resin nilon, pelet polimer harus dikeringkan dengan tingkat kelembaban dibawah 0,2% wt, untuk menghindari pembentukan gelembung dan signifikan degradasi polimer selama pemrosesan. Sebuah studi baru-baru ini [7] menemukan bahwa suhu pengeringan yang digunakan mempengaruhi viskositas geser meleleh nol. Hasilnya ditampilkan dalam
Tabel 2. Pengaruh Suhu Resin Pengeringan pada Nol Viskositas Melt
Pengeringan Suhu ( ° C) *
Molekul Berat Eksponen
50
3.8
110
4.6-5.4
5. NON-KONVENSIONAL BERPUTAR TEKNIK
Alternatif untuk konvensional meleleh berputar, berbagai solusi-berputar teknik telah diperkenalkan [8,9]. Solusi teknik berputar (gel, basah, kering) memungkinkan berputar tinggi poliamida berat molekul, menyebabkan filamen kekuatan tinggi (100cN/tex keuletan) [8]. Sebagai sebuah inovasi terhadap pembentukan serat, teknologi baru memproduksi serat mikro telah dikembangkan dan dilaporkan [10]. Membelah berputar dan mekanik dan pelarut Terutama langsung menghasilkan serat mikro. Berputar elektro [11] merupakan pendekatan lain untuk berputar serat, ketika pasukan listrik pada polimer meleleh atau permukaan solusi mengatasi tegangan permukaan dan menyebabkan pengusiran dari jet bermuatan listrik. Diameter serat yang dihasilkan oleh teknik ini adalah urutan nanometer. Sering, ada yang diproduksi serat yang bermuatan listrik.
6. STRUKTUR KRISTAL
Kedua 6 nilon dan nilon 66 adalah semi-kristal polimer. Ini poliamida alifatik linear dapat mengkristal terutama karena ikatan hidrogen antarmolekul yang kuat melalui kelompok amida (Figure. 3) [3], dan karena pasukan Vander dinding antara rantai metilen. Karena sifat struktural dan termo-mekanik yang unik dari nilon didominasi oleh ikatan hidrogen dalam poliamida, kimia kuantum dapat digunakan untuk menentukan potensi ikatan hidrogen [3]. Sisi kiri dari angka menunjukkan hidrogen-ikatan pesawat, dan sisi kanan menunjukkan pandangan ke bawah sumbu rantai. Untuk bentuk-nilon 6, rantai berdekatan semut paralel dan ikatan hidrogen antara rantai yang berdekatan dalam lembar yang sama (membagi dua CH 2 sudut). Untuk bentuk-nilon 6, rantai sejajar dan ikatan hidrogen antara rantai dalam lembaran yang berdekatan. . Dalam nilon 66, rantai memiliki directionality tidak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur kristal yang stabil adalah bentuk-terdiri dari tumpukan lembaran planar hidrogen-terikat rantai diperpanjang. Hal ini juga tampak bahwa modulus Young daribentuk-lebih tinggi dari bentuk-γ.
Sifat mekanis, thermal dan optik dari serat sangat dipengaruhi oleh orientasi dan kristalinitas. Pada dasarnya, tinggi serat orientasi dan kristalinitas akan menghasilkan sifat yang lebih baik. Kristalinitas nilon dapat dikendalikan oleh nukleasi, yaitu, pembenihan polimer cair untuk menghasilkan spherulites seragam berukuran lebih kecil. Hal ini menyebabkan hasil kekuatan tarik meningkat, modulus lentur, ketahanan mulur, dan kekerasan, tetapi beberapa kerugian dalam perpanjangan dan impact resistance. Manfaat lain yang penting yang diperoleh dari nukleasi adalah penurunan waktu setup selama proses [1].
7. DYEABILITY
Efisiensi pencelupan dari serat nilon ditingkatkan karena akhir kelompok-COOH dan-NH2, yang menunjukkan karakteristik polar dan hidrofilik. Difusi pewarna ke dalam serat erat kaitannya dengan tingkat pencelupan, tingkat pencelupan melalui migrasi dye, sifat tahan luntur basah pewarna, dll Hal ini umumnya percaya bahwa difusivitas pewarna independen pada konsentrasi pewarna, dengan beberapa pengecualian. T. Shibusawa [12] mempelajari difusi yang paling zat warna dispersi pada nilon 6 dan menemukan bahwa difusivitas sebenarnya pada nilon 6 serat tidak selalu independen pada konsentrasi dye. Kim et al. [13] telah melaporkan bahwa tingkat pencelupan dan saturasi dye dari 1,4-diaminoanthraquinone (1,4-DAA) yang membaik di hadapan bromida didodecyldimethlammonium (DDDMAB). Jumlah DDDMAB teradsorpsi pada nilon 6 serat sekitar 20 kali lebih tinggi daripada agen pendispersi konvensional. Hal ini menunjukkan bahwa mungkin ada interaksi yang cukup kuat antara DDDMAB dan serat berdasarkan interaksi elektrostatik dan hidrofobik. Ada banyak usaha untuk meningkatkan dyeability nilon atau setidaknya untuk menunjukkan faktor-faktor dan mekanisme bertindak dalam pencelupan nilon. Telah menunjukkan bahwa akrilonitril dan stirena radiasi grafting pada polimer bisa meningkatkan dyeability nilon [15]. Pendekatan lain untuk dyeability lebih tinggi dari nilon 6 adalah dengan kopolimerisasi [16]. Dalam kasus ini, dyeability dapat ditingkatkan dengan mengorbankan penurunan viskositas spesifik dan panas dan ketahanan hidrolisis. Pengobatan lain, seperti etsa plasma [17] dan superpanas mengepul [18] telah terbukti menurunkan dyeability nilon. Dalam pengobatan mantan, struktur luar, biasanya tidak rentan terhadap pewarna, yang terukir pergi sedangkan fase kristal di dalam serat yang tidak banyak terpengaruh. Superheated mengepul dari serat menyebabkan penyusutan lebih tinggi dan kristalinitas yang lebih tinggi dan ukuran kristal, yang memberikan kontribusi untuk mengurangi dyeability.
8. DEGRADASI
The-COOH dan-NH 2 end-kelompok dalam nilon yang sensitif terhadap cahaya, oksigen panas,, asam dan alkali. Bila terkena suhu tinggi, nilon dimodifikasi menjalani molekul berat degradasi, yang mengakibatkan hilangnya sifat mekanik. Degradasi ini sangat waktu / bergantung pada temperatur. Dengan menambahkan stabilizer panas, nilon dapat digunakan pada suhu tinggi untuk kinerja jangka panjang. Paparan hasil sinar UV dalam nilon degradasi selama jangka waktu, tampak bahwa karbon hitam dapat menambahkan mengurangi degradasi radiasi. Nilon adalah kimia resistensi terhadap hidrokarbon, asam aromatik dan kuat, basa, dan pelarut serangan fenol alifatik, tetapi mereka. Mereka juga secara bertahap diserang hydrolytically dengan air panas. Sulfonasi Baru dikembangkan dari nilon 6 fiber [19] oleh 2,5 klorida Dichlorobenzene sulfonil (DSBC) memiliki efek yang besar pada stabilitas panas dan kimia dari serat. Ini melaporkan bahwa serat dimodifikasi adalah non-mencair hingga 1000 o C, dan tidak terbakar saat memasukkannya ke dalam api langsung (tapi karakter tanpa kehilangan bentuk serat). Ini tidak larut dalam asam format dan asam mineral pekat. Kaca suhu transisi adalah sekitar 500 o C.
9. SIFAT NYLON 66
-Keteguhan Hati-elongasi pada rentang istirahat dari 8.8g/d-18% menjadi 4,3% g/d-45. Kekuatan tarik yang lebih tinggi dibandingkan dari wol, sutra, rayon, atau kapas.
- 100% elastis di bawah 8% dari ekstensi
-Spesifik gravitasi dari 1,14
-Titik lebur dari 263 o C
-Sangat stabil secara kimiawi
-Tidak ada jamur atau bakteri efek
-4 - 4,5% kelembaban kembali
-Terdegradasi oleh cahaya sebagai serat alami
-Tetap ditetapkan oleh panas dan uap
-Abrasi tahan
Serat-Lustrous-Nylon memiliki kilau sutra
Mudah-untuk mencuci
-Bisa pra berwarna atau dicelup dalam berbagai warna, pewarna diterapkan pada massa cair dari nilon atau benang atau kain jadi.
Tahan
-Filament benang menyediakan halus, lembut, kain tahan lama
-Spun benang meminjamkan kain ringan dan kehangatan
10. SIFAT NYLON 6
Perbedaan utama antara nilon 6 dan nilon 6,6 adalah nilon 6 memiliki titik leleh lebih rendah dari nilon 66. Ini adalah kerugian yang serius, seperti pakaian yang terbuat dari itu harus disetrika dengan perawatan yang cukup.
11. PENGGUNAAN NONWOVEN
Serat ini memiliki daya tahan yang luar biasa dan sifat fisik yang sangat baik. Seperti serat PET, memiliki titik leleh tinggi, yang menyampaikan baik suhu tinggi kinerja. Serat adalah air lebih sensitif dibandingkan PET, meskipun fakta ini, nilon tidak dianggap sebagai serat nyaman dalam kontak dengan kulit. Ketangguhan yang membuat serat utama pilihan di karpet, termasuk jarum lantai-meliputi produk menekan. Karena biaya yang relatif tinggi, nilon memiliki penggunaan agak terbatas dalam produk nonwoven. Hal ini digunakan sebagai campuran serat dalam beberapa kasus, karena menyampaikan kekuatan sobek baik. Pemulihan ketahanan dan kerut kinerja nonwoven dihasilkan dari nilon tidak baik seperti itu dari serat PET.
12. DUNIA KONSUMSI SERAT NYLON DI NONWOVEN 1998 - 2007
Hal ini diperkirakan bahwa konsumsi global nonwoven dapat mencapai 3,7 juta ton pada tahun 2005 dan 4 juta ton dengan 2007.Consumption serat buatan manusia adalah sekitar 8,1% dari semua serat Tekstil di 1998.In 2005 diperkirakan akan mencapai 10% dan 10,4% oleh 2007. Tabel 3 menunjukkan konsumsi diperkirakan serat nilon di Industri nonwoven sampai 2007. [14]

Tabel 3
Tahun
Konsumsi dalam ribuan ton
1.998
36
1.999
39
2.000
49
2.001
50
2.005
56
2.007
60
Dalam aplikasi tertentu, kinerja serat nilon sulit untuk mengalahkan. Namun, karena biaya yang lebih tinggi, ia digunakan dalam aplikasi khusus di mana kinerjanya dapat membenarkan biaya meningkat. Hal ini digunakan sebagai campuran serat dalam beberapa kasus, karena menyampaikan kekuatan sobek baik. Pemulihan ketahanan dan kerut kinerja nonwoven dihasilkan dari nilon tidak baik seperti itu dari serat PET. Polimer ini digunakan dalam jumlah moderat, karena lebih mahal daripada polyester, polypropylene, atau rayon. Beberapa aplikasi tertentu adalah sebagai berikut:
·         Hal ini dapat ditemukan di sebagian besar interlinings garmen dan tisu mana pasokan kekuatan dan ketahanan.
·         Dalam Ni / H dan Ni / Cd baterai, serat nilon yang digunakan sebagai pemisah nonwoven.
·         serat nilon yang digunakan untuk pembuatan split tabel-pie serat. Serat ini menemukan aplikasi dalam tisu kinerja tinggi, suede sintetik, isolator panas, pemisah baterai dan kertas khusus.
·         nonwoven dikembangkan dari nilon yang ditemukan dalam produk-produk otomotif, pakaian olahraga, dan ban berjalan.

1 komentar: