POLIAMIDA O NYLON

Poliamida o Nylon

Es una fibra química textil sintética, obtenida a partir de derivados de productos petrolíferos y aceites, que generan un monofilamento continuo, resistente y ligero con el que se fabrican los tejidos.

Una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida. Las poliamidas se pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, y también ser sintéticas, como el Naylon o el Kevlar. Se designan con las siglas PA.

La poliamida más conocida es el nylon, un sólido opaco, blanco, que puede presentarse de diferentes formas aunque los dos más conocidos son la rígida y la fibra. Es duro y resiste tanto al rozamiento y al desgaste como a los agentes químicos.

Historia / antecedentes.

Fue la primera fibra sintética y la primera originada en USA, el descubrimiento del Nylon no se planeaba sino que fue resultado de un programa de investigación fundamental diseñado para ampliar el conocimiento básico de la forma en la que las moléculas pequeñas se unen para formar moléculas gigantes (polímeros) y fue realizado por Wallace Carothers.

En 1928 la compañía Du pont decidió establecer un programa de investigación básica. Cualquier cosa que se descubriera se utilizaría en la compañía; este era un medio de diversificación. El lema de Du pont es “Mejores cosas para una vida mejor a través de la química”. Du pont contrato al Dr. Carothers quien había investigado sobre altos polímeros para encabezar a un grupo de científicos.

Estas personas crearon muchos tipos de polímeros empezando con moléculas simples y construyendo largas cadenas de moleculares. Uno de los asistente de Carothers noto que cuando sacaba una varilla de vidrio de uno de los destiladores de poliéster, la solución se adhería a ella, estirándose y formando un filamento sólido. El filamento podía estirarse aún más y no recuperar su longitud original. Esto animo al grupo para concentrarse en fibra textiles. Los filamentos de poliéster no tenían ciertas características deseables en ese momento y decidieron desarrollar las poliamidas que presentaban menores problemas.

El descubridor del nailon y quien lo patentó por primera vez fue Wallace Hume Carothers. El descubrimiento fue el día 28 de febrero de 1935, pero no fue patentado hasta el 20 de septiembre de 1938 (U.S. Patents 2130523, 2130947 y 2130948). A la muerte de éste, la empresa DuPont conservó la patente. Los Laboratorios DuPont, en 1938, produjeron esta fibra sintética fuerte y elástica, que reemplazaría en parte a la seda y el rayón.

En 1939, Du pont fabricaba el Nylon 6,6 se presentó al público para medias para damas con éxito instantáneo. Se escogió para la fibra el término Nylon. No tenía ningún significado especial pero tenía un sonido agradable como algodón o rayón. 

Durante muchos años el Nylon se llamó fibra milagrosa. Tenía una combinación de propiedades que no se asemejaban a ninguna fibra natural o artificial en uso en la década de 1940. Era más fuerte y resistente a la abrasión que cualquier otra fibra, tenía excelente elasticidad; podía estabilizarse por calor y permitió hacer una realidad de los pliegues permanentes. Por primera vez la lencería delgada y ligera era durable y lavable a máquina. La alta resistencia del Nylon, su bajo peso y resistencia al agua de mar lo hizo adecuado para velas, cuerdas, etc.

Las desventajas iban apareciendo: acumulación estática, mal tacto y la falta de comodidad de la prenda al tacto de la piel, así como la baja resistencia a la luz solar en cortinas. Afortunadamente a medida que cada uno de los problemas aparecía, se aprendían más sobre las fibras y se encontraban formas de superar las desventajas.

En 1960, cinco firmas producían Nylon en los EUA. En 1977 existían 31 industrias, 18 de ellas elaboraban Nylon 6,6  y una Nylon 12.

Etimología

Sobre la etimología del nombre hay varias versiones curiosas. Se escribe Nylon porque las primeras dos letras son las iniciales de Nueva York.

Se cree que su nombre es un juego de palabras, haciendo referencia a NY (Nueva York) y Lon (Londres), dos ciudades que conjugadas en idioma inglés dan como resultado NyLon. Según John W. Eckelberry (DuPont) "nyl" es una sílaba elegida al azar y "on" es en inglés un sufijo de muchas fibras.

Otra versión dice que el nombre debería haber sido "no-run", indicando que las medias hechas por este material no se rompían con facilidad pero por razones jurídicas fue cambiado a Nylon.

Otra leyenda atribuye el nombre a abreviaciones de exclamaciones como "Now You Lousy Old Nipponese" (o "Now You Look Old Nippon" o "Now You Loose Old Nippon") en contra de los japoneses al tratarse de un sustituto de la seda que se había importado de China ocupada por los japoneses en la Segunda Guerra Mundial.

Proceso de obtención.

Se necesitaron muchos años para elaborar las primeras soluciones de hilatura y diseñar los equipos que las pudieran convertir en filamentos, para llegar a convertirlas en fibra y que sean capaces de pasar a través de los orificios de una tobera de la que saldrán en forma de filamento continuo que pueda ser cortado es necesario que sufran unas transformaciones químicas, es este caso es policondensación.

Este proceso se basa en tres etapas generales:

1. Preparar una solución viscosa tipo jarabe.

2. Extruir esa solución a través de una hilera o tobera para formar la fibra.

3. Solidificar la fibra por coagulación, evaporación o enfriamiento.

En el caso de la poliamida se obtiene por fusión, y los filamentos se solidifican por simple enfriamiento.

A la salida de la tobera, nos encontramos con unos filamentos muy tenues y podemos presentarlos de diferentes maneras:

1. ·         Multifilamento: unión de todos los filamentos que proceden de la tobera.
2. ·        Texturizado: procedimiento por el cual los multifilamentos lisos, se rizan, adquiriendo un notable efecto de elasticidad.
3. ·   Fibras cortadas: los filamentos previamente rizados o lisos, se cortan en fibras discontinuas como las fibras naturales (lana, algodón, etc), presentando otras propiedades y aplicaciones diferentes que los filamentos continúo.

Una vez producida la fibra, puede sufrir modificaciones, que se hacen variando la solución de hilatura, alterando las condiciones de ésta o variando el proceso después de la hilatura, estas pueden ser:

• ·    Deslustrado: la fibra básica por lo general es brillante, para deslustrarla se agrega un pigmento blanco, dióxido de titanio, a la solución de hilatura antes de extruirla, variando la cantidad obtenemos fibra mate o semimate, aunque su resistencia es menor.
• ·    Teñido de la solución: consiste en la adición de pigmentos coloridos o ciertos colorantes a la solución de hilatura o al polímero de resina, esto se conoce como teñido en solución, teñidos en masa, en la hilatura o teñidas por el fabricante, esta pigmentación proporciona permanencia del color, los pigmentos estas distribuidos de forma uniforme a través de las fibras.
• ·  Blanqueadores y abrillantadores: se agregan a la solución de hilatura para producir fibras blancas que resistan al amarillamiento.

Se puede añadir también a la solución de hilatura agentes antiestáticos, retardantes de la llama y sustancias que dan resistencia a la luz solar, también es posible cambiar la afinidad de las fibras por los colorantes; también el tamaño y forma de los orificios de la tobera varían para hacer filamentos de diferentes diámetros y secciones transversales, estas modificaciones influyen en el tacto y el aspecto de las telas, la hilatura intermitente se hace para dar a los filamentos un diámetro que no sea uniforme. Esto modifica la textura de las telas y proporciona variaciones interesantes en el tejido.

Hay modificaciones después de la hilatura, el cable del filamento se puede cortar a cualquier longitud, casi siempre se estira en frio, para mejorar su resistencia.

Propiedades químicas

·         Efecto a los ácidos: las soluciones diluidas afectan ligeramente al Nylon 6. Las soluciones concentradas en caliente de ácidos inorgánicos destruyen al nylon. Las soluciones concentradas en frio del ácido sulfúrico y nítrico disuelven el nylon.

·         Efecto a los solventes orgánicos: el ácido fórmico concentrado, el fenol y el metracresol disuelven el nylon. Los solventes comúnmente usados en el lavado industrial o domestico no afectan.

·       Efecto a los álcalis: el nylon tiene una excelente resistencia, tanto a loa álcalis débiles como a los fuertes.

·          Resistencia biológica: el nylon no es atacado por polilla, moho u otros microorganismos.

·         Colorantes aptos: son similares a los del Nylon 6,6: colorantes dispersos, ácidos, algunos colorantes directos y colorantes al cromo.

En el Nylon 6,6 penetra mejor el tinte.

Las propiedades específicas.

Las Poliamidas se caracterizan por su óptima propiedad mecánica, resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción, puntos de fusión elevada, buena resistencia al impacto y  alta resistencia a la fatiga. También una excelente resistencia a disolventes orgánicos, salvo para algunos, como el ácido fórmico, m-cresol, etc

Pueden ser moldeadas fácilmente y se utilizan para producir una amplia gama de  artículos teñidos. También poseen un excelente brillo superficial.

Los polímeros reforzados con vidrio se caracterizan por un alto nivel de rigidez, buena estabilidad dimensional, óptima resistencia térmica, buena resistencia al desgaste,
y bajos coeficientes de fricción.

Composición, entre las poliamidas más comunes están:

Nylon 6: es un polímero formado por auto condensación de ácido 6- aminocaproico. O también llamado Coprolactama, durante la segunda querrá mundial este nylon fue fabricado en Alemania, bajo el nombre de “Perlón L”. 

Características principales:

• ·        Alta resistencia mecánica, rigidez, dureza y tenacidad.
• ·        Buena resistencia a la fatiga.
• ·         Alto poder amortiguador.
• ·         Buenas propiedades de deslizamiento.
• ·         Resistencia sobresaliente al desgaste.
• ·         Densidad: 1.14- 1.15g/cm3
• ·         Higroscopicidad:

Ø  Filamento 5.75%

Ø  Fibra 6.25%

• ·         Comportamiento térmico:

Ø  Se amarillece a 150 °C

Ø  Se ablanda a 175 °C

Ø  Se derrite a 215- 218 °C

• ·         Absorción a la humedad: 8- 8.5%
• ·         Nombres comerciales: Amilan., Caprolan , Dederon, Grilon , Kapron, Lilion, Nylcor, Silon, Perlon L. 

Nylon 6,6: Es un polimero del acido hexametilendiamina y el acido adipico. Los numeros que aparecen despues de la palabra nylon indican el numero de carbonos en las materias primas. Por ejemplo el Nylon 6,6 tienen 6 atomos de carbono en las hexametilendiamina y 6 átomos de carbono en el acido adipico. Este Nylon es conocido comercialmente como “Perlon T”. 

Características principales:

• ·         Densidad: 1.14g/cm3
• ·         Higroscopicidad:

Ø  Filamento 5.75%

Ø  Fibra 6.25%

• ·         Comportamiento térmico:

Ø  Se ablanda a 235 °C

Ø  Se amarillece a 156 °C

Ø  Se derrite a 245 °C

• ·         Absorción a la humedad: 3- 4.5%
• ·         Nombres comerciales: Bri- Nylon, Luron, Nylon, Nygon, Perlon T

·         Poliamida más utilizada en plásticos, debido a sus propiedades de equilibrio general.

Nylon 11: es un polimero del acido de acido aminoundecanoico, conocido comercialmente como “Risal”. 

Características principales.

• ·         Densidad: 1.04g/cm3
• ·         Higroscopicidad:

Ø  Filamentos 3.50%

Ø  Fibras 3.50%

• ·         Comportamiento térmico:

Ø  Se ablanda a 150 °C

Ø  Se derrite a 186 °C

• ·         Absorción a la humedad: 1.2%
• ·         Nombre comercial: Rilsan.

·         El Nylon11 Se caracteriza, en relación con los otros dos tipos de fibras por su menor absorción a la humedad, su menor peso, su punto de fusión más bajo y su textura más suave.

Nylon 6,10: Es un polímero fabricado por condensación de ácido hexametilendiamida y el ácido sebasico.

Nylon 12: Se elabora a partir de polilaurilamida, que tiene 12 atomos de carbono.

Estructura física:

El Nylon se elabora como multifilamento, monofilamento, fibra corta, y una gran cantidad de deniers y longitudes. Se produce como una fibra brillante, semiomate y mate. El nylon regular tiene una seccion transversal redonda y es perfectamente uniforme a lo largo del filamento. El estirador en frio alinae las cadenas de manera que estan orientadas a la direccion longitudinal de la fibra y son muy cristalinas. Los filamentos de alta tenacidad tienen cadenas mas largas que el Nylon regular. Las fibras mas cortas no se estiran en frio despues de la hilatura y por lo tanto tienen menos cristalitos. Su tenacidad es inferior a la de los filamentos.

En la actualidad las secciones trilobales o de bola gimnástica son más comunes, el número de filamentos en el hilo varía enormemente y esto es lo que determina las propiedades del producto final. Si diferentes tipos de hilo son combinados en un tejido de punto o entrecruzado, mezclas y efectos bicolores pueden ser alcanzados en un solo baño del proceso de tintura. También los podemos encontrar ignífugas. 

  

Punto de fusión y solubilidad

Por lo general el nailon es soluble en fenol, cresol y ácido fórmico. Su punto de fusión es de 263 °C.

Puntos de fusión de la poliamida:

·         Nylon 6: 215°C

·         Nylon 66: 263°C

·         Nylon 11: 185°C

Usos y aplicaciones:

Hoy, el nylon es uno de los muchos productos de polímeros de uso diario común en todo el mundo. Es la fibra que más emplea en los Estados Unidos, ya que es tan versátil y relativamente fácil de hacer que puede ser usada tanto en el campo del vestuario como en la fabricación de artículos de aplicación técnica. Una de sus variedades, el NOMEX, se emplea en la fabricación de trajes espaciales, bomberos, usos militares. 

Las aplicaciones más importantes de los homopolímeros se encuentran en el campo de la ingeniería mecánica. Aplicaciones bien establecidas son las siguientes: asientos de válvulas, engranajes en general, excéntricas, cojinetes, rodamientos, etc. Las piezas de nylon pueden funcionar frecuentemente sin lubricación, son silenciosas, pudiendo en muchos casos moldearse en una sola pieza evitándose el ensamblado de las diferentes piezas metálicas o el uso de máquinas caras con la consiguiente pérdida de material. 

En medicina y farmacia se utilizan objetos moldeados y esterilizables fabricados con poliamidas. Debido a su durabilidad, y a pesar de su mayor costo, los peines de nylon para el cabello han encontrado una amplia aceptación.

Las películas de nylon se emplean cada vez más en aplicaciones de embalaje para productos alimenticios y farmacéuticos. El valor del nylon para estas aplicaciones estriba en la posibilidad de hervir la bolsa con los alimentos dentro y en la baja transmisión del olor.

Aunque los nylons no se consideran generalmente como aislantes, debido a su tenacidad, y en cierto grado a su resistencia a la temperatura, se han abierto camino en este sector (arrollamientos y bobinas, y bloques terminales). Las ventajas que presentan en ciertos aspectos las resinas acetálicas y los policarbonatos han mermado considerablemente la aplicabilidad del nylon en este campo del aislamiento eléctrico. 

Las poliamidas se emplean en la elaboración de hilos o filamentos según tres procesos: seco húmedo y a partir de la hilatura de masa fundida. Se les emplea en el moldeo de piezas técnicas por inyección y para fabricar perfiles, láminas y películas por extrusión. 

Se utiliza en la confección de medias, tejidos y telas de punto, también cerdas y sedales. El nylon moldeado se utiliza como material duro en la fabricación de diversos utensilios, como mangos de cepillos, peines, etc. 

Las poliamidas con carbón-grafito, aceite, o bisulfuro de molibdeno, son recomendadas para aplicaciones en casquillos o guías de deslizamiento con una cierta garantía de funcionamiento para la obtención de unos resultados inmejorables.

Hay diferentes tipos de poliamidas y cada una tiene características propias, que hacen del material un material con características propias.

El Nylon 6 o Poliamida 6. Es el más conocido y utilizado de los plásticos técnicos.

Posee excelentes propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas, químicas, y la posibilidad de ser modificado con aditivos (MOS2).

Existen dos tipos básicos y diferentes de POLIAMIDA 6.

Pladinyl (nylon 6 por colada).

Este plástico es especialmente diseñado para fabricar piezas mecánicas tal como, ruedas, engranajes, descansos, polines, poleas y en general todo tipo de piezas mecánicas para alta carga.

Dadas las condiciones de proceso del PLADINYL, éste posee propiedades mecánicas muy superiores a otros tipos de Nylon.

El PLADINYL STANDAR (PLADINYL S) viene en color verde oscuro (verde petróleo). También es fabricado el PLADINYL con aditivos que lo hacen muy autolubricante el cual se denomina PLADINYL-M y es de color amarillo.

El nylon 66. Es el plástico de ingeniería más utilizado. Se fabrican con él engranajes, bujes, cojinetes, levas, poleas, ruedas, ruedas de cadena, engranajes auto lubricados, sellos, partes de válvulas, arandelas, piezas, etc.