نایلون: الیاف مصنوعی که انقلابی در نساجی به پا کرد

۳۲ دقیقه مطالعه
کلاژی از تولید الیاف پیشرفته، آزمایشگاه شیمی و کاربرد منسوجات در پوشاک و تجهیزات صنعتی

ترجمه رزمد «Nylon»

نایلون (Nylon) خانواده‌ای از پلیمرهای مصنوعی است که با پیوندهای آمیدی مشخص می‌شوند و این پیوندها معمولاً گروه‌های آلیفاتیک یا نیمه‌آروماتیک را به هم متصل می‌کنند.

نایلون‌ها به طور کلی رنگی مایل به قهوه‌ای دارند و می‌توانند بافتی نرم داشته باشند؛ برخی انواع آن‌ها ظاهری شبیه ابریشم از خود نشان می‌دهند. نایلون‌ها به عنوان ترموپلاستیک می‌توانند از طریق ذوب به الیاف، فیلم و اشکال گوناگون تبدیل شوند. خواص نایلون‌ها اغلب با افزودن انواع مختلف مواد افزودنی اصلاح می‌شود.

انواع بسیاری از نایلون وجود دارد. یک خانواده با نام نایلون-XY شناخته می‌شود که از دی‌آمین‌ها و اسیدهای دی‌کربوکسیلیک با طول زنجیره‌های کربنی به ترتیب X و Y به دست می‌آید. نمونه‌ی مهم آن نایلون-۶,۶ است ((−C(O)(CH2)4C(O)−NH(CH2)6NH−)n). خانواده‌ی دیگری با نام نایلون-Z شناخته می‌شود که از اسیدهای آمینوکربوکسیلیک با طول زنجیره‌ی کربنی Z به دست می‌آید. نمونه‌ای از آن نایلون- است.

پلیمرهای نایلون کاربردهای تجاری گسترده‌ای دارند که شامل استفاده در منسوجات و الیاف (مانند پوشاک، کف‌پوش و تقویت لاستیک)، قطعات قالب‌گیری‌شده برای تجهیزات خودرویی و الکتریکی، و فیلم‌ها (بیشتر برای بسته‌بندی مواد غذایی) می‌شود.

تاریخچه

والاس کاروترز
والاس کاروترز
«Wallace Carothers, in the lab» — تصویر: http://listverse.com/2007/10/07/top-10-scientists-who-committed-suicide/ — مالکیتِ عمومی — ویکی‌مدیا کامنز

دوپون و اختراع نایلون

پژوهشگران دوپون (DuPont) توسعه‌ی الیاف بر پایه‌ی سلولز را آغاز کردند که در نهایت به الیاف مصنوعی ریون انجامید. تجربه‌ی دوپون با ریون پیش‌زمینه‌ی مهمی برای توسعه و بازاریابی نایلون بود.

اختراع نایلون توسط دوپون یازده سال به طول انجامید؛ از آغاز برنامه‌ی تحقیقاتی اولیه در حوزه‌ی پلیمرها در سال ۱۹۲۷ تا اعلام عمومی آن در سال ۱۹۳۸، اندکی پیش از افتتاح نمایشگاه جهانی ۱۹۳۹ نیویورک. این پروژه از یک ساختار سازمانی جدید در دوپون رشد کرد که چارلز استاین (Charles Stine) در سال ۱۹۲۷ آن را پیشنهاد داده بود؛ بر اساس این ساختار، بخش شیمی از چندین تیم تحقیقاتی کوچک تشکیل می‌شد که بر ‘پژوهش پیشگامانه’ در شیمی تمرکز داشتند و ‘به کاربردهای عملی منجر می‌شدند’. والاس هیوم کاروترز (Wallace Hume Carothers)، استاد دانشگاه هاروارد، برای هدایت گروه تحقیقاتی پلیمرها استخدام شد. در ابتدا به او اجازه داده شد تا بر پژوهش محض تمرکز کند و بر نظریه‌های شیمیدان آلمانی هرمان اشتاودینگر (Hermann Staudinger) بیافزاید و آن‌ها را آزمایش کند. او بسیار موفق بود، زیرا پژوهش‌هایی که انجام داد دانش در زمینه‌ی پلیمرها را به میزان زیادی ارتقا داد و به پیشرفت علم کمک کرد.

نایلون نخستین پلیمر ترموپلاستیک مصنوعی بود که موفقیت تجاری کسب کرد. دوپون برنامه‌ی تحقیقاتی خود را در سال ۱۹۲۷ آغاز کرد. اولین نایلون، نایلون ۶۶، در ۲۸ فوریه‌ی سال ۱۹۳۵ توسط والاس هیوم کاروترز در تأسیسات تحقیقاتی دوپون در ایستگاه آزمایشی دوپون (DuPont Experimental Station) سنتز شد. در واکنش به کار کاروترز، پاول شلاک (Paul Schlack) در آی‌جی فاربن (IG Farben) نایلون ۶ را که مولکولی متفاوت بر پایه‌ی کاپرولاکتام بود، در ۲۹ ژانویه‌ی سال ۱۹۳۸ توسعه داد.

در بهار سال ۱۹۳۰، کاروترز و تیمش پیش از آن دو پلیمر جدید سنتز کرده بودند. اولی نئوپرن، یک لاستیک مصنوعی بود که در طول جنگ جهانی دوم به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. دومی یک خمیر کشسان بود که پس از سرد شدن بسیار محکم می‌شد؛ این ماده بعدها به نایلون تبدیل شد. پس از این کشفیات، تیم کاروترز مجبور شد تحقیقات خود را از رویکرد پژوهش محض در زمینه‌ی پلیمریزاسیون عمومی به سمت هدفی کاربردی‌تر، یعنی یافتن ‘یک ترکیب شیمیایی که برای کاربردهای صنعتی مناسب باشد’، تغییر دهد.

تا اوایل سال ۱۹۳۵ بود که پلیمری به نام ‘پلیمر ۶-۶’ سرانجام تولید شد. همکار کاروترز، جولیان و. هیل (Julian W. Hill) فارغ‌التحصیل دانشگاه واشنگتن، در سال ۱۹۳۰ از روش کشش سرد برای تولید یک پلی‌استر استفاده کرده بود. این روش کشش سرد بعدها در سال ۱۹۳۵ توسط کاروترز برای توسعه‌ی کامل نایلون به کار رفت. اولین نمونه از نایلون (نایلون ۶٫۶) در ۲۸ فوریه‌ی سال ۱۹۳۵ در تأسیسات تحقیقاتی دوپون در ایستگاه آزمایشی دوپون تولید شد. این ماده تمام خواص مطلوب کشسانی و استحکام را داشت. اما فرایند تولید پیچیده‌ای نیز لازم داشت که در آینده پایه‌ی تولید صنعتی شد. دوپون در سپتامبر سال ۱۹۳۸ برای این پلیمر ثبت اختراع گرفت و به سرعت انحصار الیاف را به دست آورد. کاروترز ۱۶ ماه پیش از اعلام عمومی نایلون درگذشت و بنابراین هرگز موفقیت خود را ندید. نام ‘Nylon’ از تغییر کلمه‌ی norun (به معنای بدون رفتگی) به نامی منحصربه‌فرد به دست آمد که می‌توانست برای بازاریابی محصول استفاده شود اما ثبت تجاری نشد.

نایلون برای اولین بار در سال ۱۹۳۸ به صورت تجاری در مسواک‌هایی با موهای نایلونی استفاده شد و پس از آن با شهرت بیشتری در جوراب‌های زنانه یا ‘نایلون‌ها’ به کار رفت که در نمایشگاه جهانی ۱۹۳۹ نیویورک به نمایش گذاشته شد و برای اولین بار در سال ۱۹۴۰ به صورت تجاری به فروش رسید؛ از همان آغاز موفقیت تجاری فوری‌ای کسب کرد و ۶۴ میلیون جفت در طول اولین سال عرضه به بازار فروخته شد. در طول جنگ جهانی دوم، تقریباً تمام تولید نایلون به ارتش اختصاص یافت تا در چترهای نجات و طناب چتر استفاده شود. استفاده‌های نظامی از نایلون و سایر پلاستیک‌ها بازار مواد جدید را به میزان زیادی گسترش داد.

تولید نایلون مستلزم همکاری میان‌بخشی بین سه بخش در دوپون بود: بخش تحقیقات شیمی، بخش آمونیاک و بخش ریون. برخی از مواد اولیه‌ی اصلی نایلون باید با استفاده از شیمی فشار بالا تولید می‌شد که حوزه‌ی اصلی تخصص بخش آمونیاک بود. نایلون برای بخش آمونیاک که در مشکلات مالی به سر می‌برد، ‘هدیه‌ای آسمانی’ به شمار می‌رفت. مواد واکنش‌دهنده‌ی نایلون به زودی نیمی از فروش بخش آمونیاک را تشکیل داد و به خروج آن از دوران رکود بزرگ با ایجاد شغل و درآمد در دوپون کمک کرد.

پروژه‌ی نایلون دوپون اهمیت مهندسی شیمی در صنعت را نشان داد، به ایجاد اشتغال کمک کرد و پیشرفت فنون مهندسی شیمی را ارتقا بخشید. در واقع، این پروژه یک کارخانه‌ی شیمیایی ایجاد کرد که ۱۸۰۰ شغل فراهم کرد و از جدیدترین فناوری‌های زمان خود استفاده کرد؛ فناوری‌هایی که هنوز به عنوان الگو برای کارخانه‌های شیمیایی امروزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. توانایی جذب سریع تعداد زیادی از شیمیدانان و مهندسان سهم بزرگی در موفقیت پروژه‌ی نایلون دوپون داشت. اولین کارخانه‌ی نایلون در سیفورد (Seaford)، دلاور واقع بود و تولید تجاری خود را در ۱۵ دسامبر سال ۱۹۳۹ آغاز کرد. در ۲۶ اکتبر سال ۱۹۹۵، کارخانه‌ی سیفورد توسط انجمن شیمی آمریکا (American Chemical Society) به عنوان یادبود ملی تاریخی شیمی معرفی شد.

راهبردهای بازاریابی اولیه

بخش مهمی از محبوبیت نایلون ریشه در استراتژی بازاریابی دوپونت (DuPont) دارد. دوپونت این الیاف را برای ایجاد تقاضا پیش از عرضه به بازار عمومی تبلیغ کرد. اعلام تجاری نایلون در ۲۷ اکتبر ۱۹۳۸، در آخرین نشست از «همایش سالانه‌ی مسائل جاری» تریبون هرالد (Herald Tribune)، در محل نمایشگاه جهانی در شرف برگزاری شهر نیویورک صورت گرفت. «نخستین الیاف نساجی آلی ساخت بشر» که از «زغال سنگ، آب و هوا» به دست آمده بود و وعده می‌داد «به استواری فولاد و به ظرافت تار عنکبوت» باشد، با استقبال پرشور حاضران روبه‌رو شد؛ بسیاری از آنان زنان طبقه‌ی متوسط بودند و این خبر به تیتر اول اکثر روزنامه‌ها راه یافت. نایلون به عنوان بخشی از «دنیای فردا» در نمایشگاه جهانی ۱۹۳۹ نیویورک معرفی شد و در «دنیای شگفت‌انگیز شیمی» دوپونت در نمایشگاه بین‌المللی دروازه‌ی طلایی (Golden Gate International Exposition) در سان‌فرانسیسکو در ۱۹۳۹ به نمایش گذاشته شد. جوراب‌های نایلونی واقعی تا ۱۵ مِی ۱۹۴۰ به فروشگاه‌های منتخب در بازار سراسری ارسال نشدند؛ با این حال، پیش از آن تعداد محدودی در دلاور برای فروش عرضه شد. نخستین فروش عمومی جوراب‌های نایلونی در ۲۴ اکتبر ۱۹۳۹ در ویلمینگتون (Wilmington)، دلاور صورت گرفت. ۴٬۰۰۰ جفت جوراب موجود بود که همه‌ی آن‌ها ظرف سه ساعت به فروش رفت.

مزیت دیگری که به این کمپین افزوده شد این بود که نایلون به معنای کاهش واردات ابریشم از ژاپن بود، استدلالی که بسیاری از مشتریان محتاط را جذب کرد. نایلون حتی در کابینه‌ی رئیس‌جمهور روزولت نیز مطرح شد؛ کابینه پنج روز پس از اعلام رسمی این ماده، «امکانات اقتصادی گسترده و جالب» آن را مورد بررسی قرار داد.

با این حال، هیجان اولیه در مورد نایلون مشکلاتی نیز به بار آورد. این هیجان انتظارات غیرواقعی‌ای دامن زد مبنی بر اینکه نایلون از ابریشم بهتر خواهد بود؛ پارچه‌ای معجزه‌آسا به استحکام فولاد که برای همیشه دوام خواهد آورد و هرگز دَررفتگی نخواهد داشت. دوپونت با درک خطر ادعاهایی چون «جوراب‌های جدید به اندازه‌ی فولاد مقاوم‌اند» و «دیگر دررفتگی نخواهید داشت»، اعلامیه‌ی اولیه را تلطیف کرد، به‌ویژه بخش‌هایی را که ادعا می‌کردند نایلون به استحکام فولاد خواهد بود.

همچنین مدیران دوپونت که نایلون را به عنوان یک ماده‌ی انقلابی ساخت بشر بازاریابی می‌کردند، در ابتدا متوجه نشدند که برخی مصرف‌کنندگان نسبت به پارچه‌های مصنوعی احساس ناراحتی، بی‌اعتمادی و حتی ترس داشتند. یک خبر به‌ویژه آسیب‌رسان که به ثبت اختراع ۱۹۳۸ دوپونت برای پلیمر جدید استناد می‌کرد، پیشنهاد کرد که یکی از روش‌های تولید نایلون ممکن است استفاده از کاداورین (pentamethylenediamine)، ماده‌ای شیمیایی استخراج‌شده از جسد باشد. اگرچه دانشمندان تأکید کردند که کاداورین از طریق حرارت دادن به زغال سنگ نیز استخراج می‌شود، مردم اغلب حاضر به شنیدن نبودند. یک زن با یکی از دانشمندان ارشد دوپونت روبه‌رو شد و حاضر نشد بپذیرد که این شایعه کذب است.

دوپونت استراتژی کمپین خود را تغییر داد و بر این نکته تأکید کرد که نایلون از «زغال سنگ، هوا و آب» ساخته شده است، و به جای تمرکز بر ویژگی‌های ذاتی نایلون، بر جنبه‌های شخصی و زیباشناختی آن متمرکز شد. بدین ترتیب نایلون خانگی شد و توجه به جنبه‌های مادی و مصرفی این الیاف معطوف گشت؛ با شعارهایی مانند «اگر نایلون باشد، زیباتر است و اوه! چه زود خشک می‌شود!».

تولید پارچه‌ی نایلونی

پس از عرضه‌ی سراسری نایلون در ۱۹۴۰، تولید افزایش یافت. ۱۳۰۰ تن از این پارچه در طول ۱۹۴۰ تولید شد. در طول اولین سال عرضه به بازار، ۶۴ میلیون جفت جوراب نایلونی به فروش رفت. در ۱۹۴۱، به دلیل موفقیت این پارچه، یک کارخانه‌ی دوم در مارتینزویل (Martinsville)، ویرجینیا افتتاح شد.

در حالی که نایلون به عنوان ماده‌ای بادوام و شکست‌ناپذیر برای مردم بازاریابی می‌شد، با قیمتی حدود یک و نیم برابر جوراب‌های ابریشمی به فروش می‌رفت (هر پوند نایلون ۴٫۲۷ دلار در مقابل هر پوند ابریشم ۲٫۷۹ دلار). فروش جوراب‌های نایلونی تا حدی به خاطر تغییرات در مد زنانه قوی بود. همان‌طور که لورن اولدز (Lauren Olds) توضیح می‌دهد: «تا ۱۹۳۹، [خط دامن] کم‌کم تا زانو بالا آمده بود و دهه درست همان‌جا که شروع شده بود به پایان رسید». دامن‌های کوتاه‌تر با تقاضا برای جوراب‌هایی همراه بود که پوشش کامل‌تری را بدون نیاز به بند نگه‌دارنده فراهم می‌کردند.

اما از ۱۱ فوریه‌ی ۱۹۴۲، تولید نایلون از یک ماده‌ی مصرفی به ماده‌ای برای مصارف نظامی تغییر جهت داد. تولید جوراب‌های نایلونی و سایر لباس‌زیرهای دوپونت متوقف شد و بیشتر نایلون تولیدشده برای ساخت چتر نجات و چادر در جنگ جهانی دوم به کار رفت. اگرچه جوراب‌های نایلونی که پیش از جنگ ساخته شده بودند خریداری می‌شدند، به طور کلی در بازار سیاه به قیمت‌هایی تا ۲۰ دلار به فروش می‌رسیدند.

پس از پایان جنگ، بازگشت نایلون با انتظار و اشتیاق زیادی دنبال می‌شد. اگرچه دوپونت تولید سالانه‌ی ۳۶۰ میلیون جفت جوراب را پیش‌بینی کرده بود، در بازگشت به تولید برای مصرف‌کنندگان به جای تولید جنگی تأخیرهایی رخ داد. در ۱۹۴۶، تقاضا برای جوراب‌های نایلونی قابل تأمین نبود که این امر به شورش‌های نایلون انجامید. در یک مورد، تخمین زده شد که ۴۰٬۰۰۰ نفر در پیتزبورگ صف کشیدند تا ۱۳٬۰۰۰ جفت جوراب نایلونی بخرند. در همین حال، زنان چادرها و چترهای نجات نایلونی بازمانده از جنگ را برش می‌زدند تا از آن‌ها بلوز و لباس عروس بدوزند. بین پایان جنگ و ۱۹۵۲، تولید جوراب و لباس زیر ۸۰٪ از نایلون جهان را مصرف می‌کرد. دوپونت تمرکز خود را بر تأمین تقاضای غیرنظامی گذاشت و به گسترش مداوم تولید ادامه داد.

معرفی آمیخته‌های نایلونی

با عرضه‌ی جوراب‌های خالص نایلونی در بازاری گسترده‌تر، مشکلاتی آشکار شد. جوراب‌های نایلونی شکننده بودند، به این معنا که نخ اغلب تمایل داشت به صورت طولی باز شود و «دررفتگی» ایجاد کند. مردم همچنین گزارش دادند که پارچه‌های خالص نایلونی می‌توانند به خاطر نبود قدرت جذب نایلون ناراحت‌کننده باشند. در شرایط گرم یا مرطوب، رطوبت به جای آنکه «مکیده» شود، در داخل پارچه در نزدیکی پوست باقی می‌ماند. پارچه‌ی نایلونی همچنین می‌توانست خارش‌آور باشد و به دلیل بار الکتریسیته‌ی ساکنِ ایجادشده از اثر اصطکاک، تمایل به چسبیدن و گاهی جرقه‌زدن داشت. همچنین در برخی شرایط، نایلون می‌توانست تخریب شود و جوراب‌ها را سوراخ یا پاره کند. دانشمندان این را آبکافت اسیدی ناشی از آلودگی هوا دانستند و آن را به مه دود لندن در ۱۹۵۲، و همچنین کیفیت بد هوا در نیویورک و لس آنجلس نسبت دادند.

راه‌حلِ یافته‌شده برای مشکلاتِ پارچه‌ی خالصِ نایلون، آمیختنِ نایلون با دیگر الیافِ موجود یا پلیمرهایی همچون پنبه، پلی‌استر و اسپندکس بود. این امر به توسعه‌ی طیفِ گسترده‌ای از پارچه‌های مخلوط انجامید. نایلون‌بافته‌های جدید خواصِ مطلوبِ نایلون (کشسانی، دوام و قابلیتِ رنگ‌آمیزی) را حفظ کردند و قیمتِ لباس‌ها را پایین و مقرون‌به‌صرفه نگه داشتند. از ۱۹۵۰، آژانسِ تدارکاتِ نساجیِ نیویورک (NYQMPA) که پارچه‌ها را برای ارتش و نیروی دریایی توسعه می‌داد و آزمایش می‌کرد، متعهد به توسعه‌ی ترکیبِ پشم-نایلون شده بود. آن‌ها تنها کسانی نبودند که ترکیبی از الیافِ طبیعی و مصنوعی را معرفی کردند. گزارشگرِ نساجیِ آمریکا از ۱۹۵۱ با عنوانِ «سالِ آمیختنِ الیاف» یاد کرد. ترکیب‌های پارچه شامل آمیزه‌هایی مانندِ «بونارا» (پشم-خرگوش-نایلون) و «کاسمت» (پشم-نایلون-خز) بود. در بریتانیا، در نوامبرِ ۱۹۵۱، سخنرانیِ افتتاحیه‌ی صد و نود و هشتمین نشستِ انجمنِ سلطنتیِ تشویقِ هنر، تولید و بازرگانی بر آمیختنِ پارچه‌ها متمرکز بود.

بخشِ توسعه‌ی پارچه‌ی دوپونت (DuPont) هوشمندانه طراحانِ مدِ فرانسوی را هدف قرار داد و نمونه‌های پارچه را در اختیارشان گذاشت. در ۱۹۵۵، طراحانی همچون کوکو شانل (Coco Chanel)، ژان پاتو (Jean Patou) و کریستیان دیور (Christian Dior) لباس‌های بلندی را که با الیافِ دوپونت ساخته شده بودند به نمایش گذاشتند، و عکاسِ مدِ هورست پی. هورست (Horst P. Horst) برای مستندسازیِ کاربردِ پارچه‌های دوپونت توسطِ آن‌ها استخدام شد. نشریه‌ی پارچه‌های آمریکایی (American Fabrics) ترکیب‌های پارچه را به خاطرِ فراهم‌کردنِ «امکاناتِ خلاقانه و ایده‌های تازه‌ای برای مُدهایی که تا آن هنگام رویاپردازانه به نظر می‌رسیدند» ستود.

ریشه‌شناسی

دوپونت فرآیندِ گسترده‌ای را برای تولیدِ نام‌هایی برای محصولِ جدیدش طی کرد. در ۱۹۴۰، جان دبلیو. اکِلبِری (John W. Eckelberry) از دوپونت اعلام کرد که حروفِ «nyl» دلبخواهی بودند و «on» از پسوندِ دیگر الیاف مانندِ پنبه (cotton) و ریون (rayon) اقتباس شده است. یک انتشاراتِ بعدی از دوپونت (Context، جلدِ ۷، شماره‌ی ۲، ۱۹۷۸) توضیح داد که نام در اصل قرار بود «No-Run» («run» به معنای «واشدن») باشد، اما برای اجتنابِ از ادعایی ناموجّه تغییر یافت. چون این محصولات واقعاً در برابرِ واشدن مقاوم نبودند، مصوّت‌ها جابه‌جا شدند تا «nuron» ساخته شود، که بعداً به «nilon» تغییر یافت «تا کمتر شبیهِ یک داروی تقویتِ اعصاب به نظر برسد». برای وضوحِ بیشترِ تلفظ، «i» به «y» تبدیل شد.

افسانه‌ای شهری وجود دارد که به‌طور مداوم مطرح می‌شود مبنی بر اینکه این نام از «نیویورک» (New York) و «لندن» (London) گرفته شده است؛ اما هیچ سازمانی در لندن هرگز در تحقیق و تولیدِ نایلون دخیل نبوده است.

محبوبیتِ بلندمدت

محبوبیتِ نایلون در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ به دلیلِ دوام و شفافیتِ آن به‌شدت افزایش یافت. در دهه‌ی ۱۹۷۰، به دلیلِ انعطاف‌پذیری و قیمتِ مناسب، محبوبیتِ بیشتری پیدا کرد.

علی‌رغمِ کمبودِ نفت در دهه‌ی ۱۹۷۰، مصرفِ پارچه‌های نایلونی بینِ دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۸۰ سالانه ۷٫۵٪ رشد کرد. با این حال، تولیدِ کلیِ الیافِ مصنوعی از ۶۳٪ از تولیدِ جهانیِ نساجی در ۱۹۶۵ به ۴۵٪ از تولیدِ جهانیِ نساجی در اوایلِ دهه‌ی ۱۹۷۰ کاهش یافت. جذابیتِ فناوری‌های «جدید» کمرنگ شد و پارچه‌ی نایلون «در دهه‌ی ۱۹۷۰ از مد افتاده بود». همچنین، مصرف‌کنندگان در طولِ چرخه‌ی تولید نگرانِ هزینه‌های زیست‌محیطی شدند: تهیه‌ی مواد اولیه (نفت)، مصرفِ انرژی در طولِ تولید، زباله‌های تولیدشده در فرآیندِ ساختِ الیاف، و در نهایت دفعِ موادِ غیرقابلِ تجزیه‌ی زیستی. الیافِ مصنوعی از دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ دیگر بر بازار تسلط نداشته‌اند. از ۲۰۲۰، تولیدِ جهانیِ نایلون ۸٫۹ میلیون تن تخمین زده می‌شود.

اگرچه نایلونِ خالص نقص‌های بسیاری دارد و اکنون به‌ندرت استفاده می‌شود، مشتقاتِ آن تأثیرِ بزرگی بر جامعه داشته و سهمِ مهمی در آن داشته‌اند. از کشفیاتِ علمی مربوط به تولیدِ پلاستیک و پلیمریزاسیون گرفته تا تأثیرِ اقتصادی در دورانِ رکود و تغییرِ مدِ زنانه، نایلون یک محصولِ انقلابی بود. مجموعه‌ی پرچمِ ماه (Lunar Flag Assembly)، اولین پرچمی که در اقدامی نمادین برای جشن بر ماه نصب شد، از نایلون ساخته شده بود. هزینه‌ی خودِ پرچم ۵٫۵۰ دلار بود، اما نیاز به یک میله‌ی پرچمِ با طراحیِ خاص با یک میله‌ی افقی داشت تا به نظر برسد «در حالِ اهتزاز» است. یک مورخ نایلون را «شیءِ آرزو» توصیف می‌کند و این اختراع را در نگاهِ مصرف‌کنندگانِ قرنِ بیستم با کوکاکولا (Coca-Cola) مقایسه می‌کند.

شیمی

در کاربردِ رایج، پیشوندِ «PA» (پلی‌آمید) یا نامِ «نایلون» به‌جایِ هم استفاده می‌شوند و از نظرِ معنایی معادل‌اند.

نامگذاریِ مورد استفاده برای پلیمرهای نایلون در طولِ سنتزِ اولین نایلون‌های آلیفاتیکِ ساده ابداع شد و از اعداد برای توصیفِ تعدادِ کربن‌ها در هر واحدِ مونومر، از جمله کربن(های) اسیدهای کربوکسیلیک، استفاده می‌کند. استفاده‌ی بعدی از مونومرهای حلقوی و آروماتیک نیازمندِ استفاده از حروف یا مجموعه‌ای از حروف بود. یک عدد بعد از «PA» یا «نایلون» نشان‌دهنده‌ی یک هموپلیمرِ تک‌جزئی یا بر پایه‌ی یک اسیدِ آمینه (منهای H2O) به عنوانِ مونومر است:

PA ۶ یا نایلون ۶: [NH−(CH2)۵−CO]n ساخته‌شده از ε-کاپرولاکتام.

دو عدد یا مجموعه‌ای از حروف نشان‌دهنده‌ی یک هموپلیمرِ دوجزئی است که از دو مونومر ساخته شده: یک دی‌آمین و یک دی‌کربوکسیلیک‌اسید. عددِ اول نشان‌دهنده‌ی تعدادِ کربن‌ها در دی‌آمین است. دو عدد باید برای وضوح با کاما از هم جدا شوند، اما کاما اغلب حذف می‌شود.

PA یا نایلون ۶,۱۰ (یا ۶۱۰): [NH−(CH2)۶−NH−CO−(CH2)۸−CO]n ساخته‌شده از هگزامتیلن‌دی‌آمین و اسیدِ سباسیک؛

برای کوپلیمرها، کومونومرها یا جفت‌های کومونومر با اسلش از هم جدا می‌شوند:

PA ۶/۶۶: [NH−(CH2)۶−NH−CO−(CH2)۴−CO]n−[NH−(CH2)۵−CO]m ساخته‌شده از کاپرولاکتام، هگزامتیلن‌دی‌آمین و اسیدِ آدیپیک؛

PA ۶۶/۶۱۰: [NH−(CH2)۶−NH−CO−(CH2)۴−CO]n−[NH−(CH2)۶−NH−CO−(CH2)۸−CO]m ساخته‌شده از هگزامتیلن‌دی‌آمین، اسیدِ آدیپیک و اسیدِ سباسیک.

اصطلاحِ پلی‌فتالامید (به اختصار PPA) زمانی به کار می‌رود که ۶۰٪ مول یا بیشترِ بخشِ اسیدِ کربوکسیلیکِ واحدِ تکرارشونده در زنجیرِ پلیمر از ترکیبی از اسیدِ ترفتالیک (TPA) و اسیدِ ایزوفتالیک (IPA) تشکیل شده باشد.

انواع

نایلون ۶۶ و هتروپلیمرهای مرتبط

نایلون ۶۶ و پلی‌آمیدهای مرتبط، پلیمرهای تراکمی هستند که از بخش‌های مساوی دی‌آمین و دی‌کربوکسیلیک اسید تشکیل می‌شوند. در حالت اول، «واحد تکرارشونده» ساختار ABAB دارد، همان‌طور که در بسیاری از پلی‌استرها و پلی‌اورتان‌ها نیز دیده می‌شود. از آنجا که هر مونومر در این کوپلیمر دارای همان گروه واکنش‌پذیر در هر دو انتها است، جهت پیوند آمیدی در فاصله‌ی میان هر مونومر معکوس می‌شود، برخلاف پروتئین‌های پلی‌آمیدی طبیعی که دارای جهت‌داری کلی هستند: انتهای C ← انتهای N. در حالت دوم (موسوم به AA)، واحد تکرارشونده با مونومر منفرد مطابقت دارد.

والاس کاروترز (Wallace Carothers) در دوپونت (DuPont) نایلون ۶۶ را به ثبت رساند. در مورد نایلون‌هایی که از واکنش دی‌آمین و دی‌کربوکسیلیک اسید به دست می‌آیند، رساندن نسبت‌ها به مقدار دقیق دشوار است و انحراف از آن می‌تواند به پایان‌یافتن زنجیر در وزن‌های مولکولی کمتر از ۱۰٬۰۰۰ دالتون مطلوب منجر شود. برای غلبه بر این مشکل، می‌توان یک «نمک نایلون» کریستالی و جامد را در دمای اتاق تشکیل داد، با استفاده از نسبت دقیق ۱:۱ از اسید و باز برای خنثی‌کردن یکدیگر. این نمک کریستالیزه می‌شود تا خالص‌سازی شود و استوکیومتری دقیق مطلوب به دست آید. با گرم‌کردن تا ۲۸۵ درجه‌ی سانتی‌گراد (۵۴۵ درجه‌ی فارنهایت)، این نمک واکنش داده و پلیمر نایلون را با تولید آب تشکیل می‌دهد.

نایلون ۵۱۰، که از پنتامتیلن‌دی‌آمین و اسید سباسیک ساخته می‌شود، در پتنت کاروترز برای نایلون ۶۶ گنجانده شد. نایلون ۶۱۰ نیز به طریق مشابهی با استفاده از هگزامتیلن‌دی‌آمین تولید می‌شود. این مواد به دلیل هزینه‌ی نسبتاً بالای اسید سباسیک گران‌قیمت‌ترند. به دلیل محتوای بالای هیدروکربن، نایلون ۶۱۰ آب‌گریزتر است و در کاربردهایی که این خاصیت مناسب است، مانند موهای برس، به کار می‌رود.

پلی‌آمیدهای هتروپلیمری تجاری

— ۱,۴-دی‌آمینوبوتان ۱,۵-دی‌آمینوپنتان MPMD HMD MXDA نونان‌دی‌آمین دکان‌دی‌آمین دودکان‌دی‌آمین بیس(پارا-آمینوسیکلوهگزیل)متان تری‌متیل‌هگزامتیلن‌دی‌آمین
اسید آدیپیک ۴۶ — D6 ۶۶ MXD6 — — — — —
اسید سباسیک ۴۱۰ ۵۱۰ — ۶۱۰ — — ۱۰۱۰ — — —
اسید دودکان‌دیوئیک — — — ۶۱۲ — — — ۱۲۱۲ PACM12 —
اسید ترفتالیک 4T — DT 6T — 9T 10T 12T — TMDT
اسید ایزوفتالیک — — DI 6I — — — — — —

نمونه‌هایی از این پلیمرها که در حال حاضر یا در گذشته به صورت تجاری در دسترس بوده‌اند:

  • PA46 دی‌اس‌ام استانیل (DSM Stanyl)
  • PA410 دی‌اس‌ام اکوپاکس (DSM Ecopaxx)
  • PA4T دی‌اس‌ام فور تی‌آی‌آی (DSM Four Tii)
  • PA66 دوپونت زایتل (DuPont Zytel)

نایلون ۶ و هموپلیمرهای مرتبط

هموپلیمرها از یک مونومر مشتق می‌شوند. این پلیمرها از لاکتام یا آمینواسید ساخته می‌شوند. مسیر سنتزی با استفاده از لاکتام‌ها (آمیدهای حلقوی) توسط پاول شلاک (Paul Schlack) در ای‌جی فاربن (IG Farben) توسعه یافت و به نایلون ۶، یا پلی‌کاپرولاکتام، منجر شد که از طریق پلیمریزاسیون حلقه‌گشایی تشکیل می‌شود. پیوند پپتیدی درون کاپرولاکتام شکسته می‌شود و گروه‌های فعال آشکارشده در هر طرف، در دو پیوند جدید شرکت می‌کنند، زیرا مونومر بخشی از ستون فقرات پلیمر می‌شود.

نقطه‌ی ذوب ۲۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد (۴۲۸ درجه‌ی فارنهایت) نایلون ۶ از نقطه‌ی ذوب ۲۶۵ درجه‌ی سانتی‌گراد (۵۰۹ درجه‌ی فارنهایت) نایلون ۶۶ پایین‌تر است.

مونومر پلیمر
کاپرولاکتام ۶
۱۱-آمینواندکانوئیک اسید ۱۱
ω-آمینولوریک اسید ۱۲

نمونه‌هایی از این پلیمرها که در حال حاضر یا در گذشته به صورت تجاری در دسترس بوده‌اند:

  • PA6 لانکسس دورتان B (Lanxess Durethan B)
  • PA11 آرکما ریلسان (Arkema Rilsan)
  • PA12 اووُنیک وستامید L (Evonik Vestamid L)

نایلون ۱،۶

نایلون‌ها را می‌توان با استفاده از دی‌نیتریل‌ها و کاتالیز اسیدی نیز سنتز کرد. برای مثال، این روش برای تهیه‌ی نایلون ۱،۶ از آدیپونیتریل، فرمالدهید و آب کاربرد دارد. افزون بر این، نایلون‌ها را می‌توان با این روش از دیول‌ها و دی‌نیتریل‌ها نیز سنتز کرد.

کوپلیمرها

ترکیب کردن مونومرها یا مجموعه‌ای از مونومرهای مورد استفاده در ساخت نایلون‌ها برای به دست آوردن کوپلیمر کار آسانی است. این کار تبلور را کاهش می‌دهد و از این رو می‌تواند نقطه‌ی ذوب را پایین بیاورد.

برخی از کوپلیمرهایی که در گذشته یا هم‌اکنون به صورت تجاری در دسترس بوده یا هستند در زیر فهرست شده‌اند:

  • PA6/66 دوپونت زایتل (DuPont Zytel)
  • PA6/6T بی‌اس‌اف اولتراماید T (BASF Ultramid T) (کوپلیمر 6/6T)
  • PA6I/6T دوپونت سلار PA (DuPont Selar PA)
  • PA66/6T دوپونت زایتل HTN (DuPont Zytel HTN)
  • PA12/MACMI EMS Grilamid TR

آمیزه‌ها

بیشتر پلیمرهای نایلون با یکدیگر امتزاج‌پذیرند و این امر امکان تهیه‌ی طیفی از آمیزه‌ها را فراهم می‌کند. دو پلیمر می‌توانند از طریق ترانس‌آمیداسیون با یکدیگر واکنش دهند و کوپلیمر تصادفی تشکیل دهند.

تبلور

پلی‌آمیدها بر اساس میزان تبلورشان می‌توانند به صورت زیر باشند:

  • نیمه‌بلوری:
  • تبلور بالا: PA46 و PA66؛
  • تبلور پایین: PAMXD6 که از m-زایلیلن‌دی‌آمین و اسید آدیپیک ساخته می‌شود؛
  • آمورف: PA6I که از هگزامتیلن‌دی‌آمین و اسید ایزوفتالیک ساخته می‌شود.

بر اساس این دسته‌بندی، PA66 برای نمونه یک هوموپلی‌آمید آلیفاتیک نیمه‌بلوری است.

اثر زیست‌محیطی

ردپای گازهای گلخانه‌ای

میانگین ردپای گازهای گلخانه‌ای نایلون در تولید فرش در اروپا حدود ۵٫۴۳ کیلوگرم معادل CO2 به ازای هر کیلوگرم برآورد شده است. این مقدار ردپای کربنی تقریباً برابر با پشم به آن می‌دهد، اما با ماندگاری بیشتر و در نتیجه ردپای کربنی کلی کمتر.

داده‌های منتشرشده توسط پلاستیکس‌اروپا (PlasticsEurope) نشان می‌دهد که ردپای گازهای گلخانه‌ای نایلون ۶۶ معادل ۶٫۴ کیلوگرم CO2 به ازای هر کیلوگرم، و مصرف انرژی آن ۱۳۸ کیلوژول بر کیلوگرم است. در بررسی تأثیر زیست‌محیطی نایلون، در نظر گرفتن مرحله‌ی استفاده اهمیت دارد.

احتراق

احتراق نایلون‌ها بسیار شبیه احتراق پروتئین‌ها، مانند ابریشم، است. هنگام سوزاندن، تنها مقادیر ناچیزی از هیدروژن سیانید تشکیل می‌شود.

بازیافت

نایلون معمولاً در کالاهای بادوام به کار می‌رود، بنابراین سهم اندکی در جریان‌های زباله دارد. نایلون‌ها در برابر هیدرولیز آسیب‌پذیرند، اما این فرآیند در دمای اتاق و pH خنثی کُند است و همین امر سودمندی این مواد را توجیه می‌کند. چون نایلون پلیمری مقاوم است، ضایعات رزین نایلون اغلب بازیافت نمی‌شود. سرعت هیدرولیز در حضور اسیدهای قوی افزایش می‌یابد، واکنشی که اساساً عکسِ فرآیند سنتز آن است.

نایلون‌ها همچنین امروزه محبوب‌ترین نوع الیاف در صنعت فرش مسکونی هستند. سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا (US EPA) تخمین می‌زند که ۹٫۲٪ از الیاف فرش، پشت‌بند و عایق در ۲۰۱۸ بازیافت شد، ۱۷٫۸٪ در تأسیسات تبدیل زباله به انرژی سوزانده شد، و ۷۳٪ در زباله‌دانی‌ها دفن گردید.

تجهیزات ماهیگیری دورانداخته‌شده‌ی نایلونی، مانند تورهای ماهیگیری، به زباله‌های اقیانوسی کمک می‌کند.

با این حال، تولید نایلون می‌تواند از یک چرخه‌ی بسته در حین ساخت بهره ببرد؛ به این صورت که اسپرو‌ها و راهگاه‌ها آسیاب شده و با گرانول‌های اولیه‌ای که دستگاه قالب‌گیری مصرف می‌کند مخلوط می‌شوند. فرآیند بازیافت ضایعات نایلونی پس از مصرف مصرف‌کننده گران و دشوار است، از این رو شرکت‌های اندکی آن را به کار می‌برند و به جای آن، پلاستیک‌های تازه‌ی ارزان‌تر را برای محصولاتشان ترجیح می‌دهند. شرکت پوشاک آمریکایی پاتاگونیا (Patagonia) محصولاتی حاوی نایلون بازیافتی فروخته و در اواسط دهه‌ی ۲۰۱۰ در بورئو (Bureo)، شرکتی که نایلون را از تورهای ماهیگیری مستعمل بازیافت می‌کند تا عینک آفتابی و اسکیت‌بورد بسازد، سرمایه‌گذاری کرده است. شرکت ایتالیایی آکوافیل (Aquafil) نیز نایلون را از تورهای ماهیگیری بازیافت کرده تا پوشاک تولید کند. واندن ریسایکلینگ (Vanden Recycling) نایلون و سایر پلی‌آمیدها (PA) را بازیافت می‌کند و در انگلستان، استرالیا، هنگ کنگ، امارات متحده عربی، ترکیه و فنلاند فعالیت دارد. شاو اینداستریز (Shaw Industries)، یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان فرش در جهان، به خاطر تعهدش به پایداری ‘از گهواره تا گهواره’ شناخته شده است، با برنامه‌هایی برای جمع‌آوری کفپوش‌های پایان عمر و تمرکز بر محصولاتی که برای بازیافت طراحی شده‌اند.

در دهه‌ی ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰، آگاهی اجتماعی درباره‌ی آلودگی گسترده‌ی ریزپلاستیک‌ها و تأثیرات زیان‌بار آن‌ها بر سلامت انسان و حیات وحش (به‌ویژه آبزیان و دریایی) افزایش یافت. یکی از عوامل مهم این است که بیشتر پلاستیک‌ها، از جمله نایلون‌ها، چقدر طول می‌کشد تا در محیط طبیعی به مواد شیمیایی سازنده‌شان کاملاً تجزیه شوند (از چند دهه تا هزاران سال)، در حالی که مستعد تکه‌تکه شدن به ذرات کوچک‌تری هستند که به‌سادگی نمی‌توان آن‌ها را از اکوسیستم‌ها حذف کرد.

خواص

در دماهای بالاتر از نقطه‌ی ذوبشان (Tm)، ترموپلاستیک‌هایی مانند نایلون جامدات بی‌شکل یا مایعات لزجی هستند که در آن‌ها زنجیره‌ها تقریباً به صورت کلاف‌های تصادفی درمی‌آیند. در دماهای زیر Tm، نواحی بی‌شکل با نواحی دارای کریستال‌های لایه‌ای تناوب می‌یابند. نواحی بی‌شکل به الاستیسیته کمک می‌کنند و نواحی کریستالی استحکام و سختی را تأمین می‌کنند. گروه‌های آمید مسطح (-CO-NH-) بسیار قطبی هستند، بنابراین نایلون پیوندهای هیدروژنی متعددی میان رشته‌های مجاور تشکیل می‌دهد. از آنجا که ستون فقرات نایلون بسیار منظم و متقارن است، به‌ویژه اگر تمام پیوندهای آمید در پیکربندی ترانس باشند، نایلون‌ها اغلب بلورینگی بالایی دارند و الیاف عالی می‌سازند. میزان بلورینگی به جزئیات شکل‌گیری و همچنین نوع نایلون بستگی دارد.

نایلون ۶۶ می‌تواند رشته‌های موازی متعددی داشته باشد که پیوندهای پپتیدی مجاورشان در فواصل هماهنگ‌شده‌ی دقیقاً شش و چهار کربن برای طول‌های قابل توجه ردیف شده‌اند، به طوری که اکسیژن‌های کربونیل و هیدروژن‌های آمید می‌توانند بارها و بدون وقفه پیوندهای هیدروژنی بین‌زنجیره‌ای تشکیل دهند (شکل روبرو را ببینید). نایلون ۵۱۰ می‌تواند توالی‌های هماهنگ‌شده‌ای از پنج و هشت کربن داشته باشد. بنابراین رشته‌های موازی (اما نه پادموازی) می‌توانند در صفحات β-چین‌دار گسترده و بدون گسست چندزنجیره‌ای شرکت کنند، ساختاری مولکولی فوق‌العاده محکم و سخت مشابه آنچه در فیبروئین ابریشم طبیعی و β-کراتین‌های پر پرندگان یافت می‌شود. (پروتئین‌ها تنها یک کربن α اسید آمینه دارند که گروه‌های -CO-NH- متوالی را از هم جدا می‌کند.) نایلون ۶ صفحات پیوند-H بدون وقفه با جهت‌های مختلط تشکیل می‌دهد، اما چروک‌خوردگی صفحه‌ی β تا حدی متفاوت است. آرایش سه‌بعدی هر زنجیره‌ی هیدروکربن آلکانی به دوران‌ها حول پیوندهای چهاروجهی ۱۰۹٫۴۷° اتم‌های کربن با پیوند یگانه بستگی دارد.

هنگامی که از طریق منافذ ریسنده‌ی صنعتی (spinneret) به صورت الیاف اکسترود می‌شوند، زنجیره‌های پلیمری منفرد به دلیل جریان لزج تمایل به ردیف شدن دارند. اگر پس از آن تحت کشش سرد قرار گیرند، الیاف بیشتر ردیف می‌شوند، بلورینگی آن‌ها افزایش می‌یابد و ماده استحکام کششی بیشتری به دست می‌آورد. در عمل، الیاف نایلون اغلب با استفاده از غلتک‌های گرم‌شده در سرعت‌های بالا کشیده می‌شوند.

نایلون توده‌ای تمایل به بلورینگی کمتری دارد، مگر در نزدیکی سطوح به دلیل تنش‌های برشی در حین شکل‌گیری. نایلون شفاف و بی‌رنگ یا کدر است، اما به‌راحتی رنگ می‌پذیرد. طناب و بند چندرشته‌ای نایلونی لغزنده است و تمایل به باز شدن دارد. می‌توان انتهای آن را با یک منبع حرارتی مانند شعله یا الکترود ذوب و جوش داد تا از این امر جلوگیری شود.

نایلون‌ها جاذب رطوبت هستند و بسته به رطوبت محیط، رطوبت را جذب یا دفع می‌کنند. تغییرات در میزان رطوبت اثرات متعددی بر پلیمر دارد. نخست اینکه ابعاد تغییر می‌کنند، اما مهم‌تر اینکه رطوبت به عنوان نرم‌کننده عمل می‌کند، دمای گذار شیشه‌ای (Tg) را کاهش می‌دهد و در نتیجه مدول الاستیک در دماهای پایین‌تر از Tg کاهش می‌یابد.

در حالت خشک، پلی‌آمید عایق الکتریکی خوبی است. با این حال، پلی‌آمید جاذب رطوبت است. جذب آب برخی از خواص ماده مانند مقاومت الکتریکی آن را تغییر می‌دهد. نایلون نسبت به پشم یا پنبه جذب کمتری دارد.

ویژگی‌های مشخصه‌ی نایلون ۶۶ عبارتند از:

  • چین‌ها و لبه‌ها می‌توانند در دماهای بالاتر با حرارت تثبیت شوند
  • ساختار مولکولی فشرده‌تر
  • خواص هوازدگی بهتر؛ مقاومت بهتر در برابر نور خورشید
  • ‘دست’ نرم‌تر
  • نقطه ذوب بالا (۲۶۵ درجه سانتی‌گراد (۵۰۹ درجه فارنهایت))
  • ثبات رنگ برتر
  • مقاومت عالی در برابر سایش

از سوی دیگر، نایلون ۶ به راحتی رنگ می‌گیرد، اما زودتر رنگ‌باختگی پیدا می‌کند؛ مقاومت ضربه‌ای بیشتری دارد، جذب رطوبت سریع‌تری دارد، کشسانی بیشتری دارد و بازیابی الاستیک بهتری دارد.

  • تنوع در درخشندگی: نایلون می‌تواند بسیار براق، نیمه‌براق یا کدر باشد.
  • دوام: الیاف با استحکام بالای آن در تهیه‌ی کمربند ایمنی، تایر، پارچه‌ی ضد گلوله و سایر موارد به کار می‌رود.
  • ازدیاد طول بالا
  • مقاومت عالی در برابر سایش
  • بسیار ارتجاعی (پارچه‌های نایلونی با حرارت شکل‌دهی می‌شوند)
  • زمینه‌ساز تولید لباس‌های مراقبت‌آسان شد
  • مقاومت بالا در برابر حشرات، قارچ‌ها، حیوانات، کپک، پوسیدگی و بسیاری از مواد شیمیایی
  • کاربرد در فرش و جوراب‌شلواری‌های نایلونی
  • به جای سوختن، ذوب می‌شود
  • کاربرد در بسیاری از تجهیزات نظامی
  • استحکام ویژه‌ی خوب
  • شفاف در برابر نور مادون قرمز (۱۲− دسی‌بل)

لباس‌های نایلونی معمولاً در مقایسه با پنبه و ریون کمتر قابل اشتعال هستند، اما الیاف نایلونی ممکن است ذوب شده و به پوست بچسبند.

کاربردها

نایلون نخستین بار به صورت تجاری در مسواک با موهای نایلونی در سال ۱۹۳۸ به کار رفت، و پس از آن با شهرت بیشتر در جوراب‌شلواری زنانه یا ‘نایلون‌ها’ که در نمایشگاه جهانی نیویورک ۱۹۳۹ به نمایش گذاشته شد و برای اولین بار در سال ۱۹۴۰ به صورت تجاری به فروش رسید. کاربرد آن در طول جنگ جهانی دوم، زمانی که نیاز به پارچه به شدت افزایش یافت، رشد چشمگیری داشت.

الیاف

لباس توپ آبی نایلونی اثر اِما دامب (Emma Domb)، مؤسسه‌ی تاریخ علم
لباس توپ آبی نایلونی اثر اِما دامب (Emma Domb)، مؤسسه‌ی تاریخ علم
«Nylon Ball Gown» — تصویر: Science History Institute — CC BY-SA 3.0 — ویکی‌مدیا کامنز

بیل پیتندرای (Bill Pittendreigh)، دوپون (DuPont) و سایر افراد و شرکت‌ها در چند ماه اول جنگ جهانی دوم سخت تلاش کردند تا راهی برای جایگزینی ابریشم آسیایی و کنف با نایلون در چترهای نجات بیابند. نایلون همچنین برای تولید تایر، چادر، طناب، پانچو و سایر ملزومات نظامی به کار رفت. حتی در تولید کاغذ درجه‌ی بالا برای اسکناس آمریکا نیز استفاده شد. در آغاز جنگ، پنبه بیش از ۸۰٪ از کل الیاف مورد استفاده و تولید را تشکیل می‌داد و الیاف پشم تقریباً تمام مابقی را در بر می‌گرفت. تا اوت ۱۹۴۵، الیاف مصنوعی سهمی ۲۵٪ از بازار را به دست آورده بودند که این رشد به بهای کاهش سهم پنبه بود. پس از جنگ، به دلیل کمبود هم ابریشم و هم نایلون، پارچه‌ی چتر نایلونی گاهی برای دوخت لباس بازاستفاده می‌شد.

الیاف نایلون ۶ و ۶۶ در تولید فرش به کار می‌روند.

نایلون یکی از انواع الیاف مورد استفاده در تایر است. هرمان ای. شرودر (Herman E. Schroeder) پیشگام کاربرد نایلون در تایر بود.

قالب‌ها و رزین‌ها

رزین‌های نایلونی به طور گسترده در صنعت خودروسازی، به‌ویژه در محفظه‌ی موتور، به کار می‌روند.

نایلون قالب‌گیری‌شده در شانه‌های مو و قطعات مکانیکی مانند پیچ‌های ماشین، چرخ‌دنده‌ها، واشرها و سایر اجزای با تنشِ کم تا متوسطی که پیش‌تر از فلز ریخته‌گری می‌شدند، به کار می‌رود. نایلونِ مهندسی از طریق اکستروژن، ریخته‌گری و قالب‌گیری تزریقی فرآوری می‌شود. نایلون ۶،۶ از نوع ۱۰۱ رایج‌ترین درجه‌ی تجاری نایلون است و نایلون ۶ رایج‌ترین درجه‌ی تجاری نایلون قالب‌گیری‌شده به شمار می‌رود. برای استفاده در ابزارهایی مانند اسپاجرها، نایلون در انواع پُرشده با الیاف شیشه موجود است که استحکام سازه‌ای، مقاومتِ ضربه‌ای و صلبیت را افزایش می‌دهد، و در انواع پُرشده با دی‌سولفید مولیبدن که روان‌کاری را بهبود می‌بخشد. نایلون می‌تواند به عنوان ماده‌ی زمینه در مواد مرکب، همراه با الیاف تقویت‌کننده‌ای مانند الیاف شیشه یا کربن، به کار رود؛ چنین ماده‌ی مرکبی چگالی بیشتری نسبت به نایلون خالص دارد. این کامپوزیت‌های ترموپلاستیک (با ۲۵٪ تا ۳۰٪ الیاف شیشه) اغلب در قطعات خودرو در کنار موتور، مانند منیفولدهای ورودی هوا، به کار می‌روند؛ چراکه مقاومتِ حرارتی خوبِ این مواد آن‌ها را به رقبایی عملی در برابر فلزات تبدیل می‌کند.

نایلون در ساختِ قنداقِ تفنگِ رمینگتون نایلون ۶۶ (Remington Nylon) به کار رفت. قاب هفت‌تیرِ مدرنِ گلاک (Glock) از یک ماده‌ی مرکبِ نایلونی ساخته شده است.

بسته‌بندی مواد غذایی

رزین‌های نایلون به عنوان جزئی از فیلم‌های بسته‌بندیِ مواد غذایی در مواردی که به سدِّ اکسیژن نیاز است، استفاده می‌شوند. برخی از ترپلیمرهای مبتنی بر نایلون هر روز در بسته‌بندی به کار می‌روند. نایلون در پوشاندنِ گوشت و پوسته‌های سوسیس استفاده شده است. مقاومتِ نایلون در برابر دمای بالا آن را برای کیسه‌های فر مناسب می‌سازد.

رشته‌ها

رشته‌های نایلون عمدتاً در مسواک‌ها و سایر برس‌ها و همچنین در تریمرهای رشته‌ای به کار می‌روند. این رشته‌ها همچنین به صورت مونوفیلامنت در نخِ ماهیگیری استفاده می‌شوند. نایلون ۶۱۰ و ۶۱۲ پرکاربردترین پلیمرها برای تولید رشته هستند.

خواص گوناگون نایلون آن را به ماده‌ای بسیار مفید در تولید افزایشی (ساخت افزودنی) تبدیل می‌کند؛ به‌ویژه به عنوان رشته در پرینترهای سه‌بعدی مبتنی بر مدل‌سازی رسوبِ ذوب‌شده در سطحِ مصرفی و حرفه‌ای.

سایر اشکال

رزین‌های نایلون را می‌توان به شکل میله، لوله و ورق اکسترود کرد.

پودرهای نایلون برای پودرپوشی فلزات استفاده می‌شوند. نایلون ۱۱ و نایلون ۱۲ پرکاربردترین انواع هستند.

در اواسطِ دهه‌ی ۱۹۴۰، آندرس سگوویا (Andrés Segovia)، گیتاریستِ کلاسیک، در مهمانی‌ای با حضور تعدادی از دیپلمات‌های خارجی، از جمله ژنرال لیندمن (General Lindeman) از سفارتِ بریتانیا، از کمبودِ تارهای خوبِ گیتار در ایالات متحده سخن گفت؛ به‌ویژه از تارهایِ موردِ علاقه‌اش، تارهای روده‌ای پیراسترو (Pirastro). یک ماه بعد، ژنرال تعدادی تارِ نایلونی را که از طریق برخی اعضای خانواده‌ی دوپون (DuPont) به دست آورده بود، به سگوویا تقدیم کرد. سگوویا دریافت که هرچند این تارها صدایی شفاف تولید می‌کنند، اما دارای طنینِ فلزیِ خفیفی هستند که امیدوار بود برطرف شود. تارهای نایلونی برای اولین بار در ژانویه‌ی ۱۹۴۴ توسط اولگا کوئلیو (Olga Coelho) در نیویورک روی صحنه آزمایش شدند. در ۱۹۴۶، سگوویا و تارسازِ آلبرت آگوستین (Albert Augustine) توسطِ دوستِ مشترکشان ولادیمیر بوبری (Vladimir Bobri)، سردبیرِ نشریه‌ی گیتار ریویو (Guitar Review)، با یکدیگر آشنا شدند. بر اساسِ علاقه‌ی سگوویا و آزمایش‌های پیشینِ آگوستین، تصمیم گرفتند توسعه‌ی تارهای نایلونی را دنبال کنند. دوپون، که نسبت به این ایده تردید داشت، موافقت کرد نایلون را تأمین کند به شرطی که آگوستین تلاش کند تارهای واقعی را توسعه دهد و تولید کند. پس از سه سال توسعه، آگوستین یک تارِ اول نایلونی را ارائه داد که کیفیتِ آن گیتاریست‌ها از جمله سگوویا و همچنین دوپون را تحت تأثیر قرار داد. اما تارهای زخمه‌ای مشکل‌سازتر بودند. با این حال، سرانجام، پس از آزمایشِ انواع مختلفِ فلزات و روش‌های صاف‌کاری و پرداخت، آگوستین توانست تارهای زخمه‌ای نایلونیِ باکیفیت نیز تولید کند.

تحلیل رزمد: نایلون از آزمایشگاه تا کمد لباس

نایلون داستانی است از یک کشف علمی که به‌سرعت به پدیده‌ای فرهنگی و اقتصادی تبدیل شد. والاس کاروترز در تسهیلات تحقیقاتی دوپونت روز ۲۸ فوریه ۱۹۳۵ اولین نمونه از نایلون ۶۶ را ساخت و دوپونت در سپتامبر ۱۹۳۸ حق ثبت اختراع آن را به دست آورد. کاروترز شانزده ماه پیش از اعلام رسمی نایلون درگذشت و هرگز موفقیت اختراعش را ندید. آنچه پس از او ماند، ماده‌ای بود که صنعت نساجی، تولید نظامی و حتی فشن را دگرگون کرد.

مسیر نایلون از آزمایشگاه به بازار با یک کمپین بازاریابی سنجیده همراه بود. دوپونت آن را به‌عنوان ‘اولین الیاف آلی مصنوعی’ معرفی کرد که از ‘زغال، آب و هوا’ ساخته شده و ‘مثل فولاد محکم و مثل تار عنکبوت ظریف’ است. در اولین سال عرضه، ۶۴ میلیون جفت جوراب نایلونی فروش رفت. اما جنگ جهانی دوم تولید را به سمت چتر نجات، خیمه و طناب برای ارتش برگرداند و کمبود پس از جنگ به ‘شورش‌های نایلون’ در ۱۹۴۶ انجامید؛ جایی که در پیتسبورگ تخمیناً ۴۰٬۰۰۰ نفر برای خرید ۱۳٬۰۰۰ جفت جوراب صف کشیدند.

پس از جنگ، مشکلات عملی نایلون خالص آشکار شد: رج‌افتادگی، جذب‌نکردن رطوبت، الکتریسیته ساکن و در برخی شرایط تخریب شیمیایی در اثر آلودگی هوا. راه‌حل، ترکیب نایلون با پنبه، پلی‌استر و اسپاندکس بود. در ۱۹۵۵ طراحانی چون کوکو شانل، ژان پاتو و کریستین دیور با الیاف دوپونت لباس ارائه دادند. این همکاری نشان داد که نایلون دیگر فقط یک ماده صنعتی نیست، بلکه بخشی از زبان مد شده است.

نکته‌های کلیدی

  • نایلون ۶۶ اولین بار ۲۸ فوریه ۱۹۳۵ توسط والاس کاروترز در آزمایشگاه دوپونت سنتز شد.
  • در اولین سال فروش تجاری (۱۹۴۰)، ۶۴ میلیون جفت جوراب نایلونی فروخته شد.
  • در جنگ جهانی دوم تقریباً تمام تولید نایلون به مصارف نظامی (چتر نجات، خیمه، طناب) اختصاص یافت.
  • نایلون خالص مشکلاتی دارد که با ترکیب با سایر الیاف برطرف می‌شود.
  • اثر گلخانه‌ای تولید نایلون ۶۶ حدود ۶.۴ کیلوگرم معادل CO2 به ازای هر کیلوگرم برآورد شده است.
  • تولید جهانی نایلون در سال ۲۰۲۰ حدود ۸.۹ میلیون تن بوده است.
  • نایلون کاربردهایی فراتر از پارچه دارد: از اجزای خودرو و بسته‌بندی مواد غذایی تا سیم ماهیگیری و زه گیتار.

این دانسته‌ها به چه کار خواننده می‌آید؟

اگر برچسب لباسی ترکیبی از نایلون و پنبه یا اسپاندکس را می‌بینید، بدانید که این فرمول‌بندی دقیقاً برای جبران نقاط ضعف نایلون خالص (جذب‌نکردن رطوبت، ناراحتی پوستی و الکتریسیته ساکن) طراحی شده است. نایلون خالص در پارچه‌های پوشاک امروز نادر است و بیشتر در ترکیب با سایر الیاف به کار می‌رود، پس انتظار خصوصیات نایلون خالص را از یک لباس ترکیبی نداشته باشید.

از منظر نگهداری، نایلون رطوبت محیط را جذب می‌کند و این می‌تواند برخی خواص مکانیکی آن را تغییر دهد. همچنین نایلون به جای سوختن، ذوب می‌شود؛ پس نگهداری دور از منابع حرارتی مستقیم اهمیت دارد. در مورد دوام زیست‌محیطی نیز باید توجه داشت که نایلون به‌راحتی تجزیه نمی‌شود و بازیافت آن هزینه‌بر است، بنابراین انتخاب محصولات با نایلون بازیافتی گزینه‌ای آگاهانه‌تر است.

بیشتر بخوانید: پارچه ویسکوز چیست؟ راهنمای کامل خواص و نگهداری، پارچه مرینو: ادعاهای بزرگ در برابر واقعیت

منابع

منبع و مجوز: این نوشته ترجمه‌ی فارسیِ مقاله‌ی «Nylon» از ویکی‌پدیای انگلیسی (نسخه‌ی ترجمه‌شده) است که نویسندگانِ ویکی‌پدیا آن را تحت مجوزِ Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 منتشر کرده‌اند. متنِ این نوشته، شاملِ ترجمه و بخشِ «تحلیل رزمد»، تحت همین مجوز منتشر می‌شود و با ذکرِ منبع قابلِ بازنشر است.

تغییرات نسبت به اصل: ترجمه به فارسی؛ حذفِ پانویس‌ها، شماره‌ی ارجاع‌ها، جعبه‌های اطلاعات و بخش‌های پایانی (مانندِ «جستارهای وابسته»، «منابع» و «پیوند به بیرون»)؛ و افزودنِ بخشِ «تحلیل رزمد».

تصاویر: فقط تصاویرِ دارای مجوزِ آزاد از ویکی‌مدیا کامنز؛ نامِ پدیدآورنده و مجوزِ هر تصویر زیرِ همان تصویر آمده و مجوزِ هر تصویر فقط شاملِ همان تصویر است.

اگر مطالب ما برایتان مفید است، سایت را در گوگل به‌عنوان «منبع ترجیحی» انتخاب کنید.

انتخاب به‌عنوان منبع ترجیحی در گوگل

دیدگاهت را بنویس

متوجه شدم
✕
از «فروشگاه اینترنتی رزمد» مثل دیجی‌کالا خرید کن!

با وارد کردن شماره تلفنی که در دیجی‌کالا ثبت کردی، اطلاعات حسابت رو ببین، آدرست رو انتخاب کن و خریدت رو مثل دیجی‌کالا سریع، قسطی و امن انجام بده.

progress
digikala تایید شده توسط دیجی‌کالا

این سایت توسط دیجی‌کالا بررسی شده و مالکیت، اطلاعات تماس، کیفیت و نحوه ارائه خدمات آن تأیید شده‌است.