نخ اسپندکس چیست؟

در حوزه منسوجات الاستیک، نخ اسپندکس به عنوان یک نوآوری متحول کننده است که راحتی، انعطاف پذیری و عملکرد را در محصولات بی شماری بازتعریف کرده است. از شکل-لگ های شلوار ورزشی گرفته تا کمربندهای پشتیبان جین روزمره، توانایی منحصر به فرد نخ اسپندکس در کشش و بازیابی، آن را به یک جزء ضروری در تولید نساجی مدرن تبدیل کرده است. اما نخ اسپندکس دقیقاً چیست و چه چیزی آن را از سایر مواد الاستیک متمایز می کند؟

 

1. تعریف و ویژگی های اصلی نخ اسپندکس

نخ اسپندکس که با نام تجاری Lycra® (یک علامت تجاری ثبت شده از Invista) نیز شناخته می شود، یک الیاف الاستیک مصنوعی است که به عنوان یک الیاف الاستیک طبقه بندی شده است.پلی اورتان قطعه بندی شدهپلیمر طبق تعریف، رشته ای طولانی و پیوسته (یا مجموعه ای از رشته ها) است که کشش و بازیابی استثنایی-دو ویژگی دارد که آن را از نخ های غیرالاستیک معمولی مانند پنبه یا پلی استر متمایز می کند.

سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) اسپندکس را فیبری تعریف می‌کند که می‌تواند حداقل تا حدی کشیده شود500% طول اصلی آنو بازیابی به درون10 درصد از اندازه اولیه آنپس از حذف نیروی کششی این خاصیت ارتجاعی قابل توجه با اکثر الیاف طبیعی یا مصنوعی بی نظیر است، و نخ اسپندکس را به استاندارد طلایی برای کاربردهایی تبدیل می کند که انعطاف پذیری و حفظ شکل بسیار مهم است.

برخلاف مواد الاستیک طبیعی مانند لاستیک، نخ اسپندکس سبک وزن، نرم در لمس، و مقاوم در برابر بسیاری از عوامل محیطی (مانند نور خورشید، مواد شیمیایی و گرما) است که کاربرد آن را در صنایع مختلف گسترش می‌دهد. معمولاً در ترکیب با الیاف دیگر (مانند پنبه، پلی استر یا نایلون) برای افزایش خاصیت ارتجاعی پارچه ها و در عین حال حفظ خواص مطلوب الیاف پایه مانند تنفس، دوام یا درخشندگی استفاده می شود.

 

2. ترکیب شیمیایی

کشش و بازیابی استثنایی نخ اسپندکس ناشی از ساختار شیمیایی منحصر به فرد آن است. اسپندکس ازپلی اورتان قطعه بندی شدهپلیمرها که از دو نوع متمایز بخش مولکولی تشکیل شده اند:بخش های نرموبخش های سخت. این ساختار دو بخش-کلید رفتار الاستیک آن است.

2.1 بخش های نرم: فعال کردن کشش

بخش های نرم تقریباً 70-90٪ از زنجیره پلیمری اسپندکس را تشکیل می دهند. آنها زنجیره های بلند و انعطاف پذیری هستند که از آنها به دست می آینددیول های پلی اتریادیول های پلی استر-ترکیبات آلی با واحدهای تکرار شونده که ساختاری شل و سیم پیچ-شکل می‌دهند. این سیم‌پیچ‌ها مانند فنرهای کوچک عمل می‌کنند: هنگامی که نیرویی وارد می‌شود (مثلاً کشیدن پارچه)، سیم‌پیچ‌ها باز می‌شوند و به نخ اجازه می‌دهند تا به میزان قابل توجهی کشیده شود.

به عنوان مثال، بخش‌های نرم مبتنی بر پلی‌اتر{0}} بسیار انعطاف‌پذیر و در برابر هیدرولیز (تجزیه توسط آب) مقاوم هستند، که آنها را برای اسپندکس مورد استفاده در لباس شنا یا لباس‌های اکتیو که در تماس با رطوبت هستند، ایده‌آل می‌کند. از سوی دیگر، بخش‌های نرم مبتنی بر پلی‌استر، مقاومت حرارتی بهتری ارائه می‌دهند و اغلب در اسپندکس برای لباس‌هایی که نیاز به پردازش دمای بالا دارند (مانند رنگرزی یا اتو) استفاده می‌شوند.

2.2 بخش های سخت: بازیابی رانندگی

قطعات سخت 30-10 درصد از زنجیره پلیمری را تشکیل می دهند و از آن مشتق می شونددی ایزوسیانات ها(به عنوان مثال، متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات، MDI) وگسترش دهنده های زنجیره ای(به عنوان مثال، اتیلن دی آمین). این قطعات کوتاه، صلب و بسیار قطبی هستند، به این معنی که پیوندهای بین مولکولی قوی (مثلاً پیوندهای هیدروژنی) با زنجیره های پلیمری مجاور تشکیل می دهند.

هنگامی که نیروی کششی حذف می شود، این پیوندهای قوی بین بخش های سخت به عنوان "لنگرهای مولکولی" عمل می کنند و بخش های نرم باز شده را به حالت پیچ خورده خود می کشند. این فرآیند نخ اسپندکس را قادر می‌سازد تا طول و شکل اصلی خود را-حتی پس از چرخه‌های کشش مکرر بازیابی کند. بدون قطعات سخت، بخش‌های نرم کشیده باقی می‌مانند و منجر به تغییر شکل دائمی می‌شوند (مانند فنر شکسته).

2.3 متقابل{1}}پیوند: افزایش دوام

در طول فرآیند تولید، واکنش های شیمیایی اضافی ایجاد می شودپیوندهای متقابل-بین زنجیره های پلیمری مجاور این پیوندهای متقاطع پیوندهای کووالانسی هستند که ساختار نخ اسپندکس را تقویت کرده، استحکام کششی، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر خزش (تغییر شکل آهسته تحت تنش ثابت) را بهبود می بخشد. چگالی پیوندهای متقاطع{3}}را می‌توان برای ایجاد ویژگی‌های نخ تنظیم کرد: تراکم پیوندهای متقاطع بیشتر منجر به استحکام بیشتر می‌شود اما کشش کمی کاهش می‌یابد، در حالی که چگالی کمتر باعث افزایش کشش می‌شود اما ممکن است دوام را کاهش دهد.

 

3. فرآیند تولید نخ اسپندکس

تولید نخ اسپندکس یک فرآیند پیچیده و چند مرحله‌ای است که شامل سنتز پلیمر، ریسندگی، کشیدن و تکمیل می‌شود. هر مرحله به دقت کنترل می شود تا اطمینان حاصل شود که نخ نهایی دارای خواص کشسانی و مکانیکی مورد نظر است. دو روش رایج تولید عبارتند ازفرآیند ریسندگی خشک(برای بیش از 90 درصد از تولید اسپندکس جهانی استفاده می شود) وفرآیند چرخش مرطوب(برای اسپندکس تخصصی-با عملکرد بالا استفاده می شود).

3.1 ریسندگی خشک: روش غالب

ریسندگی خشک پرکاربردترین تکنیک است زیرا کارآمد، مقرون به صرفه و مناسب برای تولید نخ های اسپندکس با ضخامت های مختلف است. این فرآیند شامل شش مرحله کلیدی است:

3.1.1 سنتز پلیمر

ابتدا پلیمر پلی یورتان قطعه قطعه شده در ظرف واکنش سنتز می شود. این شامل سه مرحله اصلی است:

تشکیل پیش پلیمری: پلی‌اتر یا پلی استر دیول با دی ایزوسیانات واکنش داده و یک مولکول "پیش پلیمر"-یک زنجیره بلند- با گروه‌های انتهایی واکنش‌پذیر تشکیل می‌دهد.

گسترش زنجیره: پیش پلیمر با یک گسترش دهنده زنجیره (به عنوان مثال، اتیلن دی آمین) در یک حلال (معمولا دی متیل فرمامید، DMF، یا دی متیل استامید، DMAc) مخلوط می شود. این واکنش زنجیره های پلیمری را طولانی می کند و وزن مولکولی و خاصیت ارتجاعی آنها را افزایش می دهد.

آماده سازی محلول: پلیمر به دست آمده در حلال حل می شود تا یک "دوپ چرخاننده" چسبناک با محتوای جامد 25-40٪ تشکیل شود. ویسکوزیته دوپ بسیار مهم است: خیلی ضخیم است و نمی توان آن را اکسترود کرد. خیلی نازک است و رشته های حاصل ضعیف خواهند بود.

3.1.2 اکستروژن (چرخش)

دوپ چرخان از طریق a پمپ می شودنخ ریسی-صفحه فلزی با صدها یا هزاران سوراخ کوچک (معمولاً به قطر 0.05-0.15 میلی متر). تعداد و اندازه سوراخ ها تعداد رشته های نخ و منکر آن را تعیین می کند (مثلاً یک نخ ریسی با 100 سوراخ یک نخ 100 رشته ای تولید می کند).

همانطور که دوپ از اسپینر خارج می شود، وارد aحمام چرخشی(همچنین "برج خشک کن" نامیده می شود) پر از هوای گرم (100-150 درجه). هوای داغ حلال را از دوپ تبخیر می کند و باعث می شود پلیمر به صورت رشته های پیوسته جامد شود. حلال با استفاده از سیستم تراکم از هوا بازیابی می شود و برای کاهش ضایعات و هزینه بازیافت می شود.

3.1.3 ترسیم (جهت گیری)

سپس رشته های جامد شده از طریق یک سری غلتک های گرم شده (رول های کششی) در فرآیندی به نام عبور داده می شوند.طراحی. غلتک ها با سرعت فزاینده ای می چرخند و رشته ها را تا 3 تا 5 برابر طول اولیه خود کش می دهند. این کشش زنجیره های پلیمری را در امتداد طول رشته تراز می کند که:

خاصیت ارتجاعی و بازیابی نخ را افزایش می دهد (با سازماندهی بخش های نرم و سخت).

استحکام کششی را افزایش می دهد (با کاهش عیوب در ساختار پلیمری).

قطر رشته ها را کاهش می دهد و بافت نخ را اصلاح می کند.

درجه کشش (نسبت کشش) به دقت کنترل می شود: نسبت کشش بالاتر منجر به نخ قوی تر و کشسان تر می شود، در حالی که نسبت کمتر، نخ نرم تر و انعطاف پذیرتری تولید می کند.

3.1.4 تنظیم حرارت

پس از کشیدن، رشته ها از a عبور داده می شوندحرارت{0}}تنظیم فر(150-200 درجه) برای تثبیت ساختار آنها. تنظیم حرارتی زنجیره های پلیمری تراز شده را "قفل می کند" و از انقباض یا از دست دادن قابلیت ارتجاعی نخ در طول پردازش بعدی (مثلاً رنگرزی یا تولید پوشاک) جلوگیری می کند. همچنین مقاومت نخ را در برابر حرارت و مواد شیمیایی بهبود می بخشد.

3.1.5 سیم پیچ

سپس رشته‌های حرارتی{0}}در فرآیندی به نام روی بوبین‌ها یا مخروط‌های بزرگ پیچیده می‌شوندپیچ در پیچ. دستگاه سیم پیچ کشش نخ را کنترل می کند تا از قرقره شدن یکنواخت اطمینان حاصل کند که از گره خوردن جلوگیری می کند و ثبات را در طول تولید پارچه تضمین می کند. سپس بوبین ها بسته بندی می شوند و برای بافندگی یا بافندگی به کارخانه های نساجی ارسال می شوند.

3.2 چرخش مرطوب: برای کاربردهای تخصصی

ریسندگی مرطوب برای تولید نخ‌های اسپندکس با کارایی بالا با استحکام فوق‌العاده یا مقاومت شیمیایی (مثلاً برای منسوجات صنعتی یا کاربردهای پزشکی) استفاده می‌شود. بر خلاف ریسندگی خشک که از هوای گرم برای حذف حلال استفاده می کند، در ریسندگی مرطوب از aحمام انعقادی مایع(به عنوان مثال، آب یا یک غیر حلال مانند متانول) برای جامد کردن رشته ها.

در چرخش مرطوب:

دوپ در حال چرخش در یک حمام انعقادی اکسترود می شود، جایی که حلال از دوپ به بیرون پخش می شود و پلیمر به صورت رشته ها رسوب می کند.

رشته ها در حمام انعقادی (به جای روی غلتک های گرم شده) کشیده می شوند تا زنجیره های پلیمری را تراز کنند.

رشته ها برای حذف حلال باقیمانده شسته می شوند، خشک می شوند، گرما-گیر می شوند و روی بوبین ها می پیچند.

اسپندکس مرطوب-ساختار یکنواخت‌تر و استحکام کششی بالاتری نسبت به اسپندکس-ریسی شده خشک دارد، اما تولید آن گران‌تر و کندتر است. در نتیجه، معمولاً در برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد که در آن عملکرد بر هزینه اولویت دارد.

 

4. خواص کلیدی نخ اسپندکس

محبوبیت نخ اسپندکس از ترکیب منحصر به فرد آن از خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی ناشی می شود که آن را برای طیف گسترده ای از کاربردها مناسب می کند. در زیر مهم ترین ویژگی های آن است:

4.1 الاستیسیته و بازیابی استثنایی

همانطور که قبلاً ذکر شد، نخ اسپندکس می تواند تا امتداد پیدا کند500-800 درصد طول اولیه آن-به مراتب بیشتر از هر فیبر الاستیک معمولی دیگری (به عنوان مثال، لاستیک طبیعی تا 800٪ کشیده می شود، اما دوام اسپندکس را ندارد). پس از کشش، به داخل باز می گردد95-98٪ طول اولیه آن است-به این معنی که نخ 100 سانتی‌متری اسپندکس که تا 600 سانتی‌متر کشیده شده است (500 درصد کشیدگی) پس از برداشتن نیرو، به 102-105 سانتی‌متر برمی‌گردد. این بازیابی تقریباً کامل تضمین می کند که لباس های ساخته شده با اسپندکس حتی پس از پوشیدن و شستشوی مکرر شکل خود را حفظ می کنند.

4.2 بافت سبک و نرم

نخ اسپندکس بسیار سبک وزن است و چگالی آن تقریباً 1.2 گرم در سانتی‌متر مربع-سبک‌تر از پنبه (1.5 گرم در سانتی‌متر مکعب) یا پلی استر (1.4 گرم بر سانتی‌متر مکعب) است. این سبکی، آن را برای لباس هایی که نیاز به راحتی بدون حجیم دارند (مانند لباس زیر، لباس ورزشی یا جوراب بافی) ایده آل می کند. همچنین دارای بافتی صاف و نرم است که بر خلاف لاستیک طبیعی که می تواند سفت یا چسبنده باشد در برابر پوست احساس ملایمی دارد.

4.3 استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر سایش

علیرغم خاصیت ارتجاعی، نخ اسپندکس دارای استحکام کششی قابل توجهی است (نیروی لازم برای شکستن نخ). به طور معمول استحکامی دارد0.5-1.0 گرم در دنیر (گرم در روز)-به اندازه پلی استر قوی نیست (4.0-5.0 گرم در روز) اما برای اکثر کاربردهای پوشاک کافی است. هنگامی که با الیاف قوی تر (به عنوان مثال، نایلون یا پلی استر) مخلوط می شود، پارچه به دست آمده استحکام الیاف پایه را به ارث می برد در حالی که خاصیت ارتجاعی اسپندکس را حفظ می کند.

اسپندکس همچنین به دلیل ساختار پلیمری متقابل{0} از مقاومت سایشی خوبی برخوردار است (مقاومت در برابر سایش ناشی از اصطکاک). این باعث می‌شود آن را برای اقلام{2}}زیبا پوشیدنی مانند جوراب، ساق یا لباس کار که در معرض مالش مکرر روی سطوح قرار می‌گیرند، مناسب است.

4.4 مقاومت در برابر گرما، مواد شیمیایی و نور خورشید

نخ اسپندکس در برابر طیف وسیعی از عوامل محیطی مقاوم است که باعث افزایش طول عمر لباس های ساخته شده با آن می شود:

مقاومت در برابر حرارت: تا دما را تحمل می کند130-150 درجه(بسته به نوع) بدون ذوب شدن یا از دست دادن خاصیت ارتجاعی. این به آن اجازه می دهد تا با استفاده از فرآیندهای استاندارد نساجی رنگ یا اتو شود (اگرچه دمای بالای 180 درجه می تواند باعث تخریب شود).

مقاومت شیمیایی: در برابر بیشتر مواد شوینده، روغن‌ها و حلال‌های آلی مقاوم است-که آن را برای لباس‌های شنا (مقاوم در برابر کلر) و لباس‌های ورزشی (مقاوم در برابر عرق و مواد شوینده لباسشویی) مناسب می‌کند. با این حال، نسبت به اسیدها یا بازهای قوی حساس است که می توانند ساختار پلی اورتان را تجزیه کنند.

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش: در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) نور خورشید مقاومت متوسطی دارد. در حالی که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث تخریب تدریجی (محو شدن یا از دست دادن خاصیت ارتجاعی) شود، ترکیب اسپندکس با الیاف مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش{1}(مثلاً پلی استر) یا افزودن تثبیت کننده های UV به پلیمر می تواند این مشکل را کاهش دهد.

4.5 قابلیت تنفس و دفع رطوبت

نخ اسپندکس خالص قابلیت تنفس بالایی ندارد، اما وقتی با الیاف تنفسی مانند پنبه، کتان یا پلی استر ترکیب شود، قابلیت تنفس الیاف پایه را حفظ می کند. برخی از نخ‌های اسپندکس مدرن نیز با ریز کانال‌ها یا ساختارهای متخلخل مهندسی شده‌اند تا رطوبت را افزایش دهند (قابلیت دور کردن عرق از پوست) که آنها را برای لباس‌های فعال ایده‌آل می‌کند.

 

5. طبقه بندی نخ اسپندکس بر اساس ساختار و کاربرد

نخ اسپندکس در چندین شکل ساختاری موجود است که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند. رایج ترین طبقه بندی ها بر اساستعداد رشته ها, منکر، ونوع پوشش(لخت، تک-پوشیده، یا دوپوش-).

5.1 بر اساس تعداد رشته ها

نخ اسپندکس از چندین رشته پیوسته تشکیل شده است و تعداد رشته ها (تعداد رشته ها) بر بافت، استحکام و انعطاف پذیری آن تأثیر می گذارد:

تک رشته اسپندکس: رشته ای منفرد و ضخیم (به ندرت به تنهایی استفاده می شود، زیرا سفت است).

اسپندکس چند رشته ای: 10-1000 رشته به هم پیچیده شده اند. اکثر نخ های اسپندکس چند رشته ای هستند و 20 تا 50 رشته برای پوشاک رایج است. تعداد رشته های بیشتر منجر به نخ نرم تر و انعطاف پذیرتر می شود (مثلاً اسپندکس 50 رشته ای نرم تر از اسپندکس 10 رشته ای است)، در حالی که تعداد کمتر نخ قوی تر و بادوام تر تولید می کند.

5.2 توسط دنیر (ضخامت)

دنیر (d) یک واحد اندازه گیری است که ضخامت یک نخ را توصیف می کند: هر چه دنیر بیشتر باشد، نخ ضخیم تر است. نخ های اسپندکس در دنیر از10d (بسیار-خوب)به1000d (سنگین-وظیفه)، با منکرهای رایج برای پوشاک 20d، 40d و 70d هستند:

Ultra-Spandex ظریف (10d-30d): در پارچه های سبک و شفاف مانند جوراب شلواری، لباس زیر زنانه یا تی شرت های سبک وزن استفاده می شود. نرم است و به سختی قابل مشاهده است، و برای لباس هایی که قابلیت ارتجاعی آن نامرئی باشد، ایده آل است.

اسپندکس متوسط ​​(40d-100d): در پوشاک روزمره مانند شلوار جین، لباس یا لباس ورزشی استفاده می شود. الاستیسیته و دوام را متعادل می کند و کشش کافی را برای راحتی و بدون ضخامت زیاد فراهم می کند.

Heavy Duty Spandex (100d+): در منسوجات صنعتی، بانداژهای پزشکی، یا لباس‌های فعال سنگین- (مثلاً ساق‌های وزنه‌برداری) استفاده می‌شود. استحکام و کشش بالایی دارد و برای کاربردهایی که نیاز به کشش مکرر تحت بارهای سنگین دارند مناسب است.

5.3 با نوع پوشش

بیشتر نخ های اسپندکس با الیاف دیگر (مثلاً پلی استر یا نایلون) پوشانده می شوند تا دوام، بافت یا رنگ پذیری آنها افزایش یابد. سه نوع پوشش اصلی عبارتند از:

5.3.1 نخ اسپندکس برهنه

نخ اسپندکس لخت اسپندکس خالص بدون هیچ پوشش خارجی است. بالاترین خاصیت ارتجاعی را دارد (500-800 درصد کشیدگی) اما مستعد ساییدگی و گیر افتادن است. به ندرت به تنهایی استفاده می شود. در عوض، در طول بافت یا بافندگی با الیاف دیگر ترکیب می شود (مثلاً در جین کشدار، جایی که با نخ های پنبه ای مخلوط می شود). اسپندکس برهنه همچنین در منسوجات پزشکی (به عنوان مثال، باندهای فشاری) که حداکثر کشسانی مورد نیاز است استفاده می شود.

5.3.2 نخ اسپندکس تک-روکشدار (SCY)

نخ اسپندکس تک-روکش دار از یک هسته اسپندکس لخت تشکیل شده است که با یک لایه رشته غیرالاستیک (مثلاً پلی استر یا نایلون) با استفاده از دستگاه پوشش پیچیده شده است. رشته پوشش دهنده به دور هسته اسپندکس با سرعت 500-1500 پیچ در متر (TPM) می پیچد.

ویژگی های کلیدی:

نرم تر و بادوام تر از اسپندکس لخت.

کشش متوسط ​​(400-600٪ کشیدگی).

هزینه کمتر از اسپندکس دوبل-پوشیده شده.

برنامه های کاربردی: پوشاک معمولی (مانند تی شرت، شلوار ورزشی)، جوراب بافی (مانند جوراب)، و منسوجات خانگی (مثلاً ملحفه‌های کشدار).

5.3.3 نخ اسپندکس دوپوش-(DCY)

نخ اسپندکس دو-روکش دار دارای یک هسته اسپندکس لخت است که با دو لایه رشته غیرالاستیک پیچیده شده است: لایه اول در یک جهت (مثلاً در جهت عقربه‌های ساعت) و لایه دوم در جهت مخالف (در خلاف جهت عقربه‌های ساعت) پیچیده شده است. این "پیچش متقابل" پایداری، دوام و مقاومت نخ را در برابر گیرکردن افزایش می دهد.

ویژگی های کلیدی:

بالاترین دوام و پایداری در بین نخ های اسپندکس پوشیده شده.

بافت صاف و کشسانی ثابت (300-500٪ کشیدگی).

مقاوم در برابر سایش و پر شدن.

برنامه های کاربردی: پوشاک-بالا (مانند لباس ورزشی، شلوار استرچ، سوتین)، جوراب بافی (مثلاً جوراب شلواری)، و پوشاک صمیمی (مثلاً لباس شکل).