Processus de production du nylon : des polymères aux fibres durables

Le nylon est fabriqué par un processus chimique et de fabrication complexe en deux étapes : création des polymères forts de la fibre, puis liaison de ceux-ci pour créer une fibre durable. Le terme désigne couramment une large gamme de polyamides (polymères synthétiques) et englobe des produits souvent très différents. Vêtements, cordes, pièces mécaniques en plastique dur, toiles de parachute et pneus sont autant d'exemples de ce matériau synthétique en action. Dans la plupart des cas, le processus de fabrication diffère pour ces différents articles, mais la partie chimique de leur création tend à être très similaire.

Polymérisation

Le fabricant combine d'abord deux ensembles de molécules. Un ensemble a un groupe acide à chaque extrémité, l'autre un groupe amine (composés organiques basiques) à chaque extrémité. Il y a de la place pour des variations, mais l'utilisation de monomères d'hexaméthylène diamine et d'acide adipique est une combinaison courante. Quand ces deux substances sont combinées, de gros cristaux de « sels de nylon » résultent, communément appelés nylon 6,6 ou simplement 6-6. Le nom vient du nombre d'atomes de carbone entre les deux groupes acides et les deux groupes amines.

Ce matériau peut aussi être créé chimiquement différemment : en moulant les mêmes molécules dans une structure différente. Dans cette méthode alternative, les molécules acides sont toutes à une extrémité de la structure, et les molécules amines à l'autre. Ce composé est ensuite combiné en une chaîne d'atomes de carbone. Dans les deux cas, les cristaux résultants doivent être trempés dans l'eau pour les dissoudre, puis acidifiés et chauffés pour créer une chaîne quasi incassable chimiquement.

Chauffage et filage

Les fabricants utilisent une machine spécialement conçue pour chauffer les polymères à la bonne température, puis combinent les molécules pour former une substance fondue forcée à travers une filière (spinneret), la séparant en fines brins exposés à l'air pour la première fois. L'air durcit immédiatement les brins, qui peuvent alors être enroulés sur des bobines. Les fibres sont étirées pour créer résistance et élasticité, l'un des principaux atouts du matériau.

Les filaments sont ensuite dévidés et ré-enroulés sur une bobine plus petite. Ce processus, appelé tirage (drawing), aligne les molécules en structure parallèle. Les brins résultants sont des fils polyvalents utilisables pour divers usages : tissés ou liés tels quels, ou combinés et refondus.

Processus de fabrication final

Une fois le matériau enroulé sur la petite bobine, il est prêt à devenir le produit final. D'un point de vue technique c'est du nylon, mais pas sous une forme reconnaissable par les consommateurs ; il a généralement besoin de plus de raffinage pour être utilisable sur le marché.

La plupart des produits sont créés en tissant ou fusionnant les filaments. Pour les matériaux et tissus synthétiques, plus le tissage est serré, plus le matériau est résistant et imperméable ; pour les plastiques et objets moulés durs, plus les températures de fusion sont élevées, plus le produit final est sans couture et brillant. Cordes et cordages dépendent de torsions et fusions complexes, souvent composés de centaines sinon milliers de brins individuels liés pour créer un produit final très résistant.

Le nylon peut aussi être mélangé à d'autres fibres pour créer des matériaux combinés. Avec le coton, il produit un tissu résistant qui garde sa forme mais est doux au toucher. Il peut être tissé en motifs pour renforcer la résistance, améliorer l'apparence ou répondre à d'autres exigences de design. Dans l'industrie et le militaire, il peut être coulé dans des moules pour pièces de machine, bandes de roulement de pneus, contenants alimentaires, seul ou combiné à d'autres plastiques et matériaux synthétiques.

Histoire

Ces produits sont devenus populaires à l'aube de la Seconde Guerre mondiale comme alternative moins chère et plus efficace à la soie et au chanvre tissé, alors matériaux standards des parachutes. Utile aussi pour l'effort de guerre dans la production de pneus : les pneus en polymères chimiquement liés étaient plus durables et moins sujets à l'usure que le caoutchouc standard.

Depuis, le matériau a trouvé une gamme d'usages quotidiens, tout en restant courant dans l'industrie et le militaire. Vêtements synthétiques très populaires, surtout pour le sport ; à tissage léger, standard pour les bas et collants. Utilisé dans cordes, cordages, chaussures, accessoires ; ses propriétés hydrophobes le rendent populaire pour parapluies et pulls en laine synthétique. Bien que ces produits semblent très différents, leur fabrication — du moins au début — est généralement assez uniforme.

Préoccupations environnementales

Outre sa complexité, le processus de fabrication soulève des préoccupations environnementales. Beaucoup de producteurs utilisent du pétrole brut pour isoler les polymères, ce qui peut épuiser les combustibles fossiles et polluer par ruissellement. La production chimique d'acide adipique crée fréquemment du protoxyde d'azote, gaz à effet de serre connu, comme sous-produit. Ce gaz peut éroder la couche d'ozone et favoriser la pollution de l'air.