نخ الاستیک چیست؟

در چشم انداز وسیع مواد نساجی، نخ الاستیک به عنوان یک جزء حیاتی برجسته می شود که عملکرد و راحتی محصولات نساجی بی شماری را متحول کرده است. از کمربندهای کشدار شلوار جین مورد علاقه ما گرفته تا پارچه‌های متناسب با لباس‌های ورزشی، نخ الاستیک نقش مهمی در بهبود عملکرد و تجربه کاربری منسوجات دارد. اما نخ الاستیک دقیقاً چیست و چه چیزی آن را به بخشی حیاتی از صنعت نساجی مدرن تبدیل می کند؟

 

1. تعریف نخ الاستیک

نخ الاستیک که به عنوان نخ کشسان نیز شناخته می شود، به نوعی نخ اطلاق می شود که توانایی کشش قابل توجهی تحت نیروی وارده را دارد و با برداشتن نیرو به طول یا شکل اولیه خود باز می گردد. این خاصیت الاستیک منحصر به فرد چیزی است که آن را از نخ های معمولی متمایز می کند که معمولاً دارای قابلیت کشش و بازیابی محدودی هستند. خاصیت ارتجاعی نخ الاستیک از ساختار مولکولی آن، موادی که در تولید آن استفاده می‌شود یا تکنیک‌های فرآوری خاصی که در طول تولید به کار می‌رود، ناشی می‌شود.

بر خلاف نخ‌های سفت و سخت که طول نسبتاً ثابتی دارند، نخ الاستیک بسته به نوع و طرح، می‌تواند ۵۰٪ تا حتی ۱۰۰۰٪ طول اصلی خود را بکشد. علاوه بر این، بازیابی عالی را نشان می دهد، به این معنی که می تواند بدون تغییر شکل دائمی، حتی پس از چرخه های کششی مکرر، به فرم اولیه خود بازگردد. این ترکیب از کشش پذیری بالا و بازیابی خوب نخ الاستیک را برای کاربردهایی که انعطاف پذیری، راحتی و حفظ شکل ضروری هستند، ایده آل می کند.

 

2. طبقه بندی نخ الاستیک

نخ های الاستیک را می توان بر اساس معیارهای مختلفی مانند مواد اولیه مورد استفاده، ساختار نخ و روش ساخت به چند دسته طبقه بندی کرد. هر دسته دارای ویژگی های متمایزی است که آن را برای کاربردهای خاص مناسب می کند.

2.1 طبقه بندی بر اساس مواد خام

انتخاب مواد اولیه تاثیر بسزایی بر خواص کشسانی، دوام و هزینه نخ الاستیک دارد. انواع اصلی نخ کشسان بر اساس مواد اولیه به شرح زیر است:

2.1.1 نخ طبیعی الاستیک

نخ طبیعی الاستیک از منابع طبیعی مانند درختان لاستیک به دست می آید. رایج ترین نوع نخ لاستیک طبیعی است که از لاتکس استخراج شده از درختان لاستیک ساخته می شود. نخ لاستیک طبیعی دارای خاصیت ارتجاعی عالی، با نسبت کشش تا 800٪ و انعطاف پذیری خوبی است. همچنین زیست تخریب پذیر است و آن را به گزینه ای سازگار با محیط زیست تبدیل می کند. با این حال، نخ لاستیک طبیعی دارای محدودیت هایی مانند مقاومت ضعیف در برابر روغن، مواد شیمیایی و دمای بالا است. همچنین در صورت قرار گرفتن در معرض نور خورشید و اکسیژن مستعد پیری و تخریب است.

2.1.2 نخ الاستیک مصنوعی

نخ الاستیک مصنوعی از پلیمرهای{0}ساخت بشر ساخته می‌شود که از طریق واکنش‌های شیمیایی سنتز می‌شوند. با توجه به طیف گسترده ای از پلیمرهای مصنوعی موجود، نخ الاستیک مصنوعی را می توان برای برآورده کردن الزامات عملکرد خاص، مانند کشش بالا، مقاومت شیمیایی خوب و پایداری حرارتی طراحی کرد. پرکاربردترین نخ های الاستیک مصنوعی شامل اسپندکس، نخ الاستیک پلی استر و نخ الاستیک پلی آمید است.

اسپندکس: اسپندکس که به نام Lycra (نام تجاری اینویستا) نیز شناخته می شود، یکی از پرکاربردترین نخ های الاستیک مصنوعی است. این یک الیاف پلی یورتان قطعه بندی شده است که از بخش های نرم (پلی اتر یا پلی استر) و بخش های سخت (گروه های اورتان) تشکیل شده است. بخش‌های نرم قابلیت کشش بالایی را برای نخ فراهم می‌کنند، در حالی که بخش‌های سخت به عنوان نقاط پیوند متقابل عمل می‌کنند و بازیابی خوب را تضمین می‌کنند. اسپندکس دارای نسبت کشش استثنایی 500٪ تا 800٪ است و می تواند تا 10٪ طول اولیه خود پس از کشش بهبود یابد. همچنین مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی، روغن و نور خورشید دارد و در برابر پیری مقاوم است. اسپندکس سبک، نرم و راحت برای پوشیدن است و برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله پوشاک، لباس ورزشی و منسوجات پزشکی مناسب است.

نخ الاستیک پلی استر: نخ الاستیک پلی استر از ترکیب الیاف پلی استر با اجزای کشسان مانند اسپندکس ساخته می شود. دوام عالی، مقاومت در برابر چین و چروک و مقاومت شیمیایی پلی استر را با خاصیت ارتجاعی اسپندکس ترکیب می کند. نخ الاستیک پلی استر نسبت کشش متوسطی دارد که معمولاً از 100٪ تا 300٪ متغیر است و بازیابی خوبی دارد. همچنین در برابر محو شدن و جمع شدن مقاوم است و آن را برای لباس های فضای باز، لباس های شنا و منسوجات خانگی ایده آل می کند.

نخ الاستیک پلی آمید: نخ الاستیک پلی آمیدی که به عنوان نخ الاستیک نایلونی نیز شناخته می شود، از ترکیب الیاف پلی آمید با اسپندکس یا سایر مواد الاستیک ساخته می شود. پلی آمید دارای استحکام خوب، مقاومت در برابر سایش، و خواص ضد رطوبتی{1}}است و هنگامی که با اجزای الاستیک ترکیب می‌شود، نخی را تشکیل می‌دهد که هم کشسان و هم بادوام است. نخ الاستیک پلی آمید دارای نسبت کشش حدود 150% تا 400% و بازیابی عالی است. معمولاً در جوراب بافی، زیرپوش و لباس های ورزشی استفاده می شود، جایی که هم کشش و هم دوام آن مهم است.

2.2 طبقه بندی بر اساس ساختار نخ

بر اساس ساختار، نخ الاستیک را می توان به نخ الاستیک هسته-ریسی شده، نخ الاستیک پوشیده شده و نخ الاستیک لخت تقسیم کرد.

2.2.1 هسته- نخ الاستیک تابیده شده

نخ الاستیک هسته-ریسی شده، که به عنوان نخ هسته نیز شناخته می‌شود، دارای ساختار دو لایه است: یک هسته الاستیک مرکزی و یک لایه پوشش خارجی از الیاف غیرالاستیک، مانند پنبه، پلی استر یا پلی آمید. هسته الاستیک قابلیت کشش را برای نخ فراهم می کند، در حالی که لایه بیرونی ظاهر، دسته و دوام نخ را افزایش می دهد. لایه پوشش بیرونی را می توان با استفاده از روش های مختلف ریسندگی، مانند ریسندگی حلقه، چرخاندن روتور، یا ریسندگی جت{5}} که بر ویژگی های نخ تأثیر می گذارد، چرخید. نخ الاستیک هسته-ریسی شده خاصیت ارتجاعی و بازیابی خوبی دارد و لایه بیرونی آن را با فرآیندهای مختلف رنگرزی و تکمیل سازگار می‌کند. این به طور گسترده در لباس های جین، لباس های غیررسمی و لباس های کار استفاده می شود، جایی که ترکیبی از کشش و احساس پارچه طبیعی مورد نظر است.

2.2.2 نخ الاستیک پوشیده شده

نخ الاستیک پوشیده شده مشابه نخ الاستیک هسته-ریسی شده است اما ساختار متفاوتی دارد. این شامل یک هسته الاستیک (معمولا اسپندکس) است که با یک یا چند لایه از نخ های غیرالاستیک مانند پلی استر یا پلی آمید با استفاده از یک ماشین پوشش پوشانده می شود. فرآیند پوشش می تواند یک-روکش شده (یک لایه نخ پوشش) یا دولایه-پوشش (دو لایه نخ پوشش، در جهت مخالف تابیده شود). نخ الاستیک با روکش دوبل، پایداری، کشسانی و مقاومت بهتری در برابر گیره ها نسبت به نخ های تک پوشیده شده- دارد. نخ کش دار روکش دار سطح صاف و خاصیت ارتجاعی خوبی دارد که آن را برای جوراب بافی، زیرپوش و لباس ورزشی مناسب می کند.

2.2.3 نخ الاستیک لخت

نخ الاستیک لخت یک نخ الاستیک بدون لایه پوشش خارجی است. این فیبر الاستیک خالص، مانند رشته اسپندکس است. نخ الاستیک لخت دارای بالاترین خاصیت ارتجاعی در بین انواع نخ های کشسان با نسبت کشش تا 800 درصد است. با این حال، دارای معایبی است، مانند مقاومت ضعیف در برابر سایش و تمایل به چسبیدن به الیاف دیگر در طول پردازش. نخ الاستیک لخت معمولاً در ترکیب با سایر نخها در فرآیندهای بافندگی یا بافندگی برای ایجاد خاصیت ارتجاعی استفاده می شود. معمولاً در پارچه‌های کشسان برای لباس‌های ورزشی و شنا، جایی که خاصیت ارتجاعی بالایی لازم است، استفاده می‌شود.

 

3. فرآیندهای تولید نخ الاستیک

فرآیند تولید نخ الاستیک بسته به نوع نخ و مواد اولیه مورد استفاده متفاوت است. در اینجا، ما بر روی فرآیندهای تولید رایج ترین انواع نخ های الاستیک تمرکز خواهیم کرد: نخ اسپندکس، نخ الاستیک هسته-ریسی شده، و نخ الاستیک پوشیده شده.

3.1 فرآیند تولید نخ اسپندکس

تولید نخ اسپندکس شامل چندین مرحله کلیدی از جمله سنتز پلیمر، ریسندگی، کشش و سیم پیچی است.

3.1.1 سنتز پلیمر

اولین مرحله در تولید اسپندکس، سنتز پلیمر پلی اورتان است. این فرآیند شامل واکنش یک دی ایزوسیانات (مانند متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات، MDI) با یک دیول (مانند پلی اتر دیول یا پلی استر دیول) برای تشکیل یک پیش پلیمر است. سپس پیش پلیمر با یک گسترش دهنده زنجیر (مانند اتیلن دی آمین) واکنش داده و پلیمر پلی یورتان با وزن{2}مولکولی{3} بالا را تشکیل می دهد. نوع و نسبت دی ایزوسیانات، دیول و گسترش دهنده زنجیر مورد استفاده، خواص نخ اسپندکس نهایی مانند کشش، استحکام و مقاومت شیمیایی را تعیین می کند.

3.1.2 چرخش

پس از سنتز پلیمر، در یک حلال (مانند دی متیل فرمامید، DMF) حل می شود تا یک محلول در حال چرخش تشکیل شود. سپس محلول در حال چرخش از طریق یک اسپینر (صفحه فلزی با سوراخ های کوچک زیاد) به داخل حمام انعقادی اکسترود می شود. حمام انعقادی حاوی یک غیر حلال (مانند آب) است که باعث رسوب پلیمر و تشکیل رشته ها می شود. قطر رشته ها با توجه به اندازه سوراخ های اسپینر و سرعت اکستروژن تعیین می شود.

3.1.3 ترسیم

رشته‌های تشکیل‌شده در حمام انعقادی سپس کشیده می‌شوند تا مولکول‌های پلیمری را تراز کنند و خاصیت ارتجاعی و استحکام نخ را بهبود بخشند. طراحی معمولاً در چند مرحله انجام می شود و از غلتک های گرم شده برای کشش رشته ها استفاده می شود. درجه کشش (نسبت کشش) روی خواص نخ اسپندکس تأثیر می گذارد: نسبت کشش بالاتر منجر به کشش و استحکام بالاتر اما ازدیاد طول کمتر می شود.

3.1.4 سیم پیچ

پس از کشیدن، رشته های اسپندکس برای ذخیره سازی و پردازش بیشتر روی بوبین ها یا مخروط ها پیچیده می شوند. فرآیند سیم پیچی باید به دقت کنترل شود تا از کشش یکنواخت اطمینان حاصل شود و از گره خوردن رشته ها جلوگیری شود.

3.2 فرآیند تولید هسته- نخ الاستیک ریسی شده

تولید نخ الاستیک هسته‌ای-ریسی شده شامل ترکیب یک هسته الاستیک (معمولاً اسپندکس) با یک لایه پوشش خارجی از الیاف غیرالاستیک-است. متداول ترین روش برای تولید نخ الاستیک هسته ریسی شده ریسندگی حلقه ای است.

3.2.1 آماده سازی مواد

ابتدا هسته الاستیک (رشته اسپندکس) از یک بوبین باز می شود و به قاب چرخان وارد می شود. الیاف غیر الاستیک (مانند پنبه، پلی استر یا پلی آمید) برای تشکیل یک رووینگ، که رشته پیوسته ای از الیاف با ضخامت معین است، کارد، کشیده، و روکش می شوند.

3.2.2 ریسندگی حلقه

رووینگ به قاب ریسندگی حلقه وارد می شود، جایی که برای کاهش ضخامت آن کشیده می شود. در همان زمان، رشته اسپندکس به مرکز رووینگ پیش نویس وارد می شود. سپس ترکیبی از رووینگ پیش نویس و رشته اسپندکس پیچانده می شود تا نخ الاستیک هسته-ریسیده شده را تشکیل دهد. سطح پیچ و تاب بر خواص نخ تأثیر می گذارد: سطح پیچش بالاتر منجر به استحکام و پایداری بهتر نخ می شود اما ممکن است کشش را کاهش دهد.

3.2.3 سیم پیچ و تکمیل

پس از ریسندگی، نخ الاستیک هسته ریسیده شده-روی بوبین ها پیچیده می شود. همچنین ممکن است تحت فرآیندهای تکمیلی اضافی، مانند اندازه (برای بهبود عملکرد بافت) یا تنظیم حرارت (برای تثبیت ساختار و کشسانی نخ) قرار گیرد.

3.3 فرآیند تولید نخ الاستیک پوشیده شده

تولید نخ الاستیک پوشیده شده شامل پوشاندن یک هسته الاستیک (اسپندکس) با یک یا چند لایه از نخ‌های غیرالاستیک با استفاده از یک ماشین پوشش است.

3.3.1 آماده سازی مواد

هسته الاستیک (رشته اسپندکس) از یک بوبین باز می شود و به دستگاه پوشش داده می شود. نخهای پوششی غیر الاستیک (مانند رشته پلی استر یا پلی آمید) نیز از بوبین خود باز می شوند و به دستگاه وارد می شوند.

3.3.2 فرآیند پوشش

دستگاه پوشش دارای یک دوک چرخان است که هسته اسپندکس را نگه می دارد. نخ‌های پوششی غیرالاستیک در حین چرخش دوک به دور هسته اسپندکس می‌پیچند. برای نخ های الاستیک تک پوشیده شده-، یک لایه نخ پوششی به دور هسته پیچانده می شود. برای نخ الاستیک با روکش دوتایی، دو لایه نخ پوششی در جهت مخالف به دور هسته می‌پیچند. چگالی پیچش (تعداد تاب در واحد طول) بر خواص نخ تأثیر می‌گذارد: تراکم پیچش بالاتر باعث پوشش بهتر، پایداری و مقاومت در برابر گیر می‌شود.

3.3.3 سیم پیچ

پس از پوشاندن، نخ الاستیک پوشانده شده برای نگهداری و پردازش بیشتر روی بوبین ها پیچیده می شود.

 

4. شاخص های کلیدی عملکرد نخ الاستیک

برای ارزیابی کیفیت و مناسب بودن نخ الاستیک برای کاربردهای مختلف، از چندین شاخص کلیدی عملکرد استفاده می شود. این شاخص ها شامل کشش، بازیابی، استحکام، ازدیاد طول در هنگام شکست، مقاومت در برابر سایش، مقاومت شیمیایی و پایداری حرارتی است.

4.1 خاصیت ارتجاعی

الاستیسیته به توانایی نخ برای کشش تحت نیروی اعمال شده اشاره دارد. معمولاً به صورت نسبت کشش بیان می شود که نسبت طول کشیده شده به طول اصلی است. به عنوان مثال، یک نخ اسپندکس با نسبت کشش 600 درصد می تواند تا 6 برابر طول اولیه خود کشیده شود. خاصیت ارتجاعی نخ الاستیک با توجه به ساختار مولکولی، نوع مواد اولیه مصرفی و فرآیند ساخت آن تعیین می شود. خاصیت ارتجاعی بالا برای کاربردهایی مانند لباس ورزشی و لباس زیر ضروری است، جایی که پارچه باید با حرکات بدن کشیده شود.

4.2 بازیابی

بازیابی به توانایی نخ برای بازگشت به طول یا شکل اولیه خود پس از حذف نیروی اعمال شده اشاره دارد. معمولاً به عنوان نسبت بازیابی بیان می شود که نسبت طول بازیافت شده به طول اولیه است. نسبت بازیابی خوب (معمولاً بالای 90٪) تضمین می کند که محصول نساجی شکل و تناسب خود را حتی پس از کشش مکرر حفظ می کند. بازیابی تحت تأثیر عوامل مشابه خاصیت ارتجاعی است: ساختار مولکولی، مواد خام و فرآیند تولید. به عنوان مثال، نخ اسپندکس به دلیل وجود قطعات سخت در ساختار پلی یورتان خود، بازیابی عالی دارد که به عنوان نقاط اتصال متقاطع{5}}برای بازگرداندن شکل اولیه نخ عمل می کنند.

4.3 قدرت

استحکام توانایی نخ برای مقاومت در برابر نیروی کششی بدون شکستگی است. معمولاً به صورت سرسختی بیان می‌شود، که قدرت شکست در واحد چگالی خطی (مثلاً گرم در دنیر) است. استحکام نخ الاستیک برای اطمینان از دوام محصول نساجی مهم است. به عنوان مثال، در جوراب بافی، نخ الاستیک با استحکام بالا می تواند در برابر اصطکاک و کشش در هنگام سایش و شستشو مقاومت کند. استحکام نخ الاستیک به نوع مواد اولیه (نخ‌های الاستیک مصنوعی به طور کلی قوی‌تر از نخ‌های الاستیک طبیعی هستند) و فرآیند تولید (کشش می‌تواند استحکام نخ را با تراز کردن مولکول‌های پلیمر بهبود بخشد) بستگی دارد.

4.4 کشیدگی در زمان شکست

ازدیاد طول در هنگام شکست، درصد افزایش طول نخ در هنگام شکستن آن تحت نیروی کششی است. این به کشسانی نخ مربوط می شود، اما نشان دهنده حداکثر کششی است که نخ قبل از شکستن می تواند تحمل کند. کشش زیاد در هنگام شکست برای کاربردهایی که پارچه ممکن است در معرض کشش شدید باشد، مانند باندهای پزشکی یا پارچه های کشسان برای استفاده سنگین، مطلوب است. ازدیاد طول در هنگام شکستن نخ الاستیک بسته به نوع آن متفاوت است: نخ اسپندکس در هنگام شکست کشش بالایی دارد (500٪ تا 800٪)، در حالی که نخ الاستیک پلی استر در هنگام شکست از کشیدگی کمتری برخوردار است (100٪ تا 300٪).

4.5 مقاومت در برابر سایش

مقاومت در برابر سایش توانایی نخ در مقاومت در برابر سایش و پارگی ناشی از اصطکاک است. این یک شاخص عملکرد مهم برای نخ های الاستیک مورد استفاده در کاربردهایی مانند جوراب، دستکش و لباس های ورزشی است که در حین استفاده در معرض اصطکاک مکرر قرار می گیرند. مقاومت سایشی نخ الاستیک به نوع مواد اولیه (نخ الاستیک پلی آمیدی به دلیل خواص ذاتی پلی آمید مقاومت سایشی خوبی دارد) و ساختار نخ (نخ الاستیک روکش دار مقاومت سایشی بهتری نسبت به نخ الاستیک لخت دارد زیرا لایه پوششی بیرونی از هسته الاستیک محافظت می کند) بستگی دارد.

4.6 مقاومت شیمیایی

مقاومت شیمیایی به توانایی نخ برای مقاومت در برابر تخریب در مواجهه با مواد شیمیایی مانند شوینده ها، روغن ها و حلال ها اشاره دارد. برای نخ های الاستیک مورد استفاده در منسوجات پزشکی (که ممکن است با مواد ضدعفونی کننده در تماس باشند) و منسوجات صنعتی (که ممکن است در معرض روغن ها و مواد شیمیایی قرار گیرند) اهمیت دارد. نخ های الاستیک مصنوعی مانند نخ های اسپندکس و الاستیک پلی استر در مقایسه با نخ های الاستیک طبیعی مقاومت شیمیایی خوبی دارند. به عنوان مثال، اسپندکس در برابر بیشتر مواد شوینده، روغن ها و حلال های آلی مقاوم است و برای استفاده در لباس شنا (که در استخرها در معرض کلر قرار می گیرد) و لباس های ورزشی (که مرتباً با مواد شوینده شسته می شوند) مناسب است.

4.7 پایداری حرارتی

پایداری حرارتی توانایی نخ برای حفظ خواص خود (مانند کشسانی و استحکام) در دماهای بالا است. برای نخ الاستیک مورد استفاده در کاربردهایی که ممکن است محصول نساجی در طول فرآیند (مانند رنگرزی و تکمیل) یا استفاده (مانند کوره های صنعتی) در معرض دماهای بالا قرار گیرد، مهم است. پایداری حرارتی نخ الاستیک به نوع مواد اولیه آن بستگی دارد: نخ الاستیک پلی استر در مقایسه با اسپندکس (که پایداری حرارتی پایین‌تری دارد و حداکثر مقاومت دمایی در حدود 130 درجه دارد) پایداری حرارتی خوبی دارد (تا دمای 150 درجه را تحمل می‌کند).