پارچه الاستین

پارچه الاستین چه نوع پارچه ای است؟

الاستین (Elastane) یک عبارت کلی برای توصیف منسوجات برند شده مانند لاکرا (Lycra) است. این نوع از پارچه به عنوان اسپندکس (spandex) نیز شناخته می شود و ویژگی اصلی آن به الاستیسیته قابل توجهش مربوط می شود. اگرچه لاکرا، اسپندکس و الاستین مواد مشابهی هستند، اما انواع منطقه ای عبارت الاستین بیشتر برای اشاره به این نوع از پارچه در قاره اروپا مورد استفاده قرار می گیرد.
این منسوج از زنجیره پلیمر بلندی به نام پلی اورتان (polyurethane) تشکیل شده است. این ماده در زمینه های فنی بیشتر به عنوان کوپلیمر پلی اتر- پلی اوره (polyether-polyurea) شناخته می شود. الاستین کاملا یک پارچه مصنوعی است و برای تولید این ماده از مواد ارگانیک استفاده نمی شود. این منسوج در هیچ منطقه ای به صورت طبیعی وجود ندارد.
اگرچه الاستین در اواخر دهه 1950 میلادی اختراع شد، اما داستان این ماده در واقع در سال 1937 و در آلمان نازی شروع شد. پلی اورتان در اصل توسط اوتو بایر (Otto Bayer) و دستیارش در کارخانه IG Farben در لورکوزن اختراع گردید. این ماده تقریبا بلافاصله برای ساخت انواع مختلفی از پلاستیک ها مورد استفاده قرار گرفت. هدف اصلی از کشف پلی اورتان، جایگزین نمودن این ماده با لاستیک بود. لاستیک فقط در انواع مشخصی از درختان وجود دارد، بنابراین در معرض نوسانات شدید قیمت است و بعضا دستیابی به آن سخت و دشوار است.

نازی ها برای پوشش روی هواپیماهای جنگنده از پلی اورتان استفاده می کردند و آن را به شکل های ویژه ای از پلاستیک به نام الاستومر (elastomers) تبدیل می نمودند. فوم ساخته شده از پلی اورتان هنوز به خاطر مقاومت خوبش در برابر شوک و حرارت محبوب است و این نوع از پلاستیک در طیف گسترده ای از دیگر کاربردها نیز به کار می رود. کارخانه IG Farben در آن زمان قصد نداشت تا از پلی اورتان برای پوشاک استفاده نماید، اما شرکت دوپونت که پس از جنگ جهانی دوم میراث این شرکت آلمانی را به ارث برده است، از پیشگامان تحقیق بر روی خواص پلی اورتان بوده است. تحقیقات این شرکت در نهایت مشخص کرد که می توان برای برای تولید پارچه های فوق العاده الاستیک از این ماده استفاده نمود.
توانایی الاستین برای مقاومت در برابر دماهای زیاد بلافاصله مورد توجه شرکت دوپونت قرار گرفت و حالت کشش این ماده یک افزودنی عالی برای انواع مختلفی از پلی استرها که شرکت در حال توسعه آنها بود به وجود آورد. شرکت دوپونت این ماده را تحت نام لاکرا نامگذاری نمود و بلافاصله از این ماده در کاربردهای پوشاک و صنعتی استفاده کردند. این پارچه از طریق طیف متنوعی از مؤلفه های کاملا مصنوعی به وجود می آید و تأثیر منفی قابل توجهی بر روی محیط زیست ندارد. با این حال، از یک گونه مواد شیمیایی سمی در تولید پارچه الاستین استفاده می شود که اگر این ماده به صورت مناسب دفع نگردد، می تواند به محیط زیست آسیب برساند. علاوه بر این، پوشاک تولید شده با پارچه الاستین زیست تجزیه پذیر نیستند.

پارچه الاستین چگونه تولید می شود؟

چهار روش مختلف را می توان برای تولید پارچه الاستین مورد استفاده قرار داد. ریسندگی واکنشی (reaction spinning)، ریسندگی در محلول مرطوب (solution wet spinning)، اکستروژن مذاب (melt extrusion) و ریسندگی در محلول خشک (solution dry spinning) این چهار روش هستند. بیشتر این فرآیندهای تولید به دلیل ناکارآمد بودن یا ایجاد پسماند دیگر کاربردی ندارند. اکنون برای تولید تقریبا 95 درصد از اسپندکس جهان از ریسندگی در محلول خشک استفاده می گردد.
فرآیند ریسندگی در محلول خشک با تولید پلی اورتان شروع می شود که به عنوان اساس پارچه الاستین به کار برده می شود. این مرحله با ترکیب شدن ماکرو گلیکول با مونومر دی ایزوسیانات (diisocyanate) در نوع خاصی از واکنش محفظه کامل می شود. وقتی شرایط مناسب اعمال می گردد، این دو ماده شیمیایی با یکدیگر جهت تشکیل یک پیش پلیمر (prepolymer) واکنش برقرار می کنند. نسبت حجمی بین این دو ماده بسیار مهم است و در بعضی از حالت ها از نسبت 1:2 بین این دو ماده استفاده می شود.
وقتی از روش ریسندگی خشک استفاده می شود، این پیش پلیمر با اسید دی آمین در فرآیندی به نام واکنش گستر زنجیر (chain extension reaction) واکنش نشان می دهد. سپس این محلول با یک حلال رقیق می شود تا محلولی نازک تر و آسان تر برای کار به دست آید. در ادامه محلول در داخل سلول تولید الیاف قرار می گیرد.

برای تولید الیاف این سلول ریسیده می گردد و ماده الاستین به عمل آورده می شود. محلول در درون این سلول از یک اسپینرت (دستگاهی شبیه به دوش حمام است که تعداد زیادی سوراخ ریز دارد) عبور داده می شود. این سوراخ ها سبب تبدیل محلول به الیاف می گردند و این الیاف سپس در درون یک محلول نیتروژنی و حلال گازی در معرض حرارت قرار می گیرند. این حرارت یک واکنش شیمیایی را به وجود می آورد تا پلیمر مایع به رشته های جامد تبدیل گردد.
وقتی رشته ها از سلول ریسندگی استوانه ای که از طریق یک دستگاه متراکم کننده هوا موجب پیچیده شدن آنها می شود، خارج می گردند به صورت یک دسته در می آیند. این الیاف پیچیده شده را می توان در ضخامت های مختلفی تولید نمود و هر الیاف الاستین در پوشاک و دیگر کاربردها در واقع از طریق تعداد زیادی از رشته های ریز که متحمل این فرآیند پیچشی می شوند، به وجود می آید. در ادامه از استئارات منیزیم (magnesium stearate) یا پلیمر دیگری به عنوان ماده تکمیل نهایی برای به عمل آوری ماده الاستین استفاده می شود که از چسبندگی الیاف نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند. در نهایت این الیاف بر روی یک ماسوره پیچیده می شوند و برای رنگ زنی یا بافته شدن به پارچه آماده می گردند.
در حالت کلی مراحل تولید پارچه الاستین را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

1. تولید یک پیش پلیمر: این مرحله با ترکیب کردن ماکرو گلیکول با مونومر دی ایزوسیانات در نوعی خاصی از محفظه واکنشی به پایان می رسد.
2. 2. گسترش زنجیر: وقتی از روش ریسندگی خشک استفاده می شود، این پیش پلیمر با اسید دی آمین واکنش نشان می دهد.
3. رقیق نمودن: سپس این محلول با یک حلال رقیق می شود تا محلولی نازک تر و آسان تر برای کار به دست آید. در ادامه محلول در داخل سلول تولید الیاف قرار می گیرد.
4. اکستروژن: این سلول برای تولید الیاف و به عمل آوری ماده استیلن ریسیده می گردد. محلول در درون این سلول از یک اسپینرت عبور داده می شود.
5. حرارت دیدن: این الیاف در درون محلولی از نیتروژن و حلال گازی حرارت می بیند تا پلیمر مایع به رشته های جامد تبدیل شود.
6. پیچیدن: وقتی رشته ها از سلول ریسندگی استوانه ای حاوی یک دستگاه متراکم کننده هوا که آنها را به صورت پیچشی در می آورد، خارج می شوند به صورت دسته ای بر روی هم قرار می گیرند.
7. مرحله تکمیل نهایی: در ادامه از استئارات منیزیم یا پلیمر دیگری به عنوان ماده تکمیل نهایی برای به عمل آوری ماده الاستین استفاده می شود که از چسبندگی الیاف نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند.
8. بافتن: در نهایت این الیاف بر روی یک ماسوره پیچیده می شوند و برای رنگ زنی یا بافته شدن به پارچه آماده می گردند.

پارچه الاستین چه کاربردی دارد؟

از زمانیکه الاستین کشف شده است، به صورت گسترده مشخص گردیده که این ماده در طیف متنوعی از کاربردها به شدت مفید است. برخلاف دیگر الیاف مصنوعی مانند نایلون، این ماده معمولا برای تولید پلاستیک ها به کار نمی رود، اما در گونه های متنوعی از پوشاک مصرفی کاربرد دارد. با این حال توجه به این موضوع مهم است که پلی اورتان (پیش ماده برای تولید الاستین) در تعدادی از انواع مختلف پلاستیک های مصرفی، علمی و صنعتی نیز وجود دارد.
اگر برای پوشاک مصرفی به کشش نیاز باشد، از الاستین استفاده می شود. مثلا این پارچه در تقریبا هر نوعی از لباس زیر چسبان آقایان و بانوان وجود دارد. وقتی این ماده در لباس های زیر به کار می رود، پوشاک مربوطه را با آگاهی کامل از اینکه در صورت پوشیده شدن با فیزیک شخص کاملا منطبق خواهند شد، می توان بر روی یک جانب کوچک طراحی کرد. استفاده از مقادیر کمی از پارچه الاستین به خصوص در هر نوعی از شلوارک موجود در بازار بسیار رایج است. اگرچه این پارچه درصد زیادی از محصول نهایی را به خود اختصاص نمی دهد، اما همین مقدار هم باعث فراهم شدن کشش برای لباس می شود.

پارچه الاستین یکی از مؤلفه های مهم تولید جوراب نیز به شمار می آید. حتی جوراب هایی که تقریبا به طور کامل از پشم ساخته می شوند، برای کمک به حفظ شکل در پاهای شخص از مقدار محدودی اسپندکس در تولید آنها استفاده می شود. جوراب های مخصوص کار و جوراب های ورزشی همیشه حداقل 5 تا 10 درصد الاستین دارند.
این ماده در تمامی انواع لباس های ورزشی بسیار محبوب است. شلوارهای یوگا، پیراهن های دوچرخه سواری، لباس شنا، لباس مخصوص کوهنوردی و هر نوع دیگری از پوشاک که در هنگام فعالیت های شدید بدنی مورد استفاده قرار می گیرد می تواند با این ماده تولید شود. مزایای چسبندگی و الاستیک الاستین یکی از جنبه های ضروری این نوع از پوشاک را برطرف می کند. جالب اینجاست که الاستین جزء لاینفک لباس های ضبط کننده حرکت (موشن کپچر) محسوب می شود که در صنعت فیلم از آنها استفاده می گردد. بازیگران این لباس ها را در جلوی پرده سبز می پوشند و ویژگی های چسبندگی الاستین موجب می شود تا امکان نمایش سه بعدی بر روی تصاویری که در هنگام پوشیدن لباس های ضبط کننده حرکت ضبط شده است، ایجاد گردد.
کاربردهای پارچه الاستین را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

• برای لباس های زیر: استفاده شده در لباس های زیر چسبان برای مردان و زنان، جوراب
• برای لباس های ورزشی: استفاده شده در شلوارهای یوگا، پیراهن های دوچرخه سواری، لباس شنا و لباس مخصوص کوهنوردی
• لباس های ضبط کننده حرکت که در صنعت فیلم مورد استفاده قرار می گیرند

پارچه الاستین در چه مناطقی از جهان تولید می شود؟

لاکرا به عنوان نشان تجاری شرکت دوپونت ثبت شده است، یعنی این شرکت تنها نهادی در بازار جهانی است که می تواند این نوع از الاستین را به فروش برساند. با این حال، شرکت های فراوان دیگری در سراسر جهان این پارچه را بدون محدودیت های نشان تجاری تولید می نمایند. مقداری از پارچه الاستین هنوز در ایالات متحده تولید می شود، اما تولید عمده این ماده در کشورهای دیگری انجام می گیرد. بیشترین سهم بازار این ماده در اختیار چین است و شرکت گزارش اقتصاد جهانی ReportBuyer انتظار دارد که تولید جهانی الاستین تا سال 2023 همچنان به افزایش خود ادامه دهد و پیش بینی تولید فراتر از میزان تولید کنونی باشد.

قیمت پارچه الاستین به چه صورت است؟

الاستین به دلیل خواص الکتریکی مناسبش از دیگر پارچه های مصنوعی مشابه مانند پلی استر و ریون قیمت بالاتری دارد. فرآیند تولید استفاده شده برای تولید این پارچه به شدت پیچیده بوده و همین امر باعث افزایش قیمت این محصول می شود. با این حال، قیمت الاستین همانند دیگر منسوجات به صورت مستقیم تحت تأثیر نوسانات بازار است. اگر الاستین بیشتری عرضه شود، به تبع قیمت آن برای هر یارد کمتر خواهد بود، اما اگر موجودی این پارچه در بازار کم باشد، قیمت ها به شدت افزایش پیدا می کند. در حال حاضر عرضه جهانی پارچه الاستین به نسبت ثابت است، اما نوسانات آینده بازار ممکن است سبب افزایش یا کاهش غیر منتظره این پارچه شود.
از آنجا که الاستین هنوز به عنوان یک ماده جدید با خواص بسیار مطلوب در نظر گرفته می شود، بنابراین برای مصرف کننده نهایی تا حدودی گران قیمت خواهد بود. مثلا لباس هایی که در ابتدا از طریق این ماده تولید می شوند، نسبت به لباس های تولید شده از طریق پلی استر یا مواد مصنوعی مشابه و پارچه های ارگانیک مانند پنبه گرانتر هستند. در بعضی حالت ها، این افزایش قیمت مصرف ممکن است به دلیل هزینه های بالای تولید پارچه الاستین به وجود می آید، اما این پارچه تحت شرایط دیگر ممکن است در کاربردهای خاص پسند مورد استفاده قرار گیرد که ذاتا قیمت های بالاتری برای آنها اخذ می شود. مثلا لباس مخصوص دوچرخه سواری به دلیل شهرتی که دارد، قیمت نسبتا بالاتری دارد. این موضوع حتی در مورد لباس های مناسب برای رقص باله نیز اتفاق می افتد.

چه تفاوتی بین انواع مختلف پارچه الاستین وجود دارد؟

از نظر فنی فقط یک نوع پارچه الاستین وجود دارد، اما این پارچه تحت شرایط مختلفی نام های متفاوتی به خود می گیرد. بعضی از نام های استفاده شده برای توصیف این پارچه عبارتند از:

• الاستین: اصطلاحی کلی برای توصیف پارچه های کوپلیمری پلی اتر- پلی اوره محسوب می شود. این نام مترادف اسپندکس است و می تواند به ماده ای که شرکت دوپونت به نام لاکرا تولید می کند، اشاره داشته باشد.
• اسپندکس: برخلاف دیدگاه کلی، اسپندکس نام یک برند نیست، در این حقیقت این نام عنوانی است که شرکت دوپونت در هنگام توسعه محصول الاستین به آن داده است. وقتی پارچه به نام لاکرا برند شد و به بازار مصرفی معرفی گردید، این نام هنوز باقی ماند. کلمه اسپندکس (Spandex) به هم ریخته واژه اکسپندس (expands) است.
• لاکرا: وقتی شرکت دوپونت شروع به عرضه محصول الاستین خود به تولید کنندگان منسوجات کرد، آن را تحت نام لاکرا برندگذاری نمود. این نام هنوز به عنوان نشان تجاری شرکت دوپونت باقی مانده است.

پارچه الاستین چه تأثیری بر محیط زیست دارد؟

دامنه تأثیر منفی ایجاد شده توسط الاستین قابل بحث است. از آنجا که مؤلفه های اصلی این پارچه در آزمایشگاه به دست می آید، لذا مواد خام موجود در الاستین را نمی توان تخریب کننده محیط زیست در نظر گرفت. با این حال فرآیند تولید این پارچه به انرژی زیادی نیاز دارد و از مواد شیمیایی سمی در تولید آن استفاده می شود. مثلا تولید پلی اورتان شامل استفاده از مواد شیمیایی سرطان زاست. بعید به نظر می رسد که این مواد شیمیایی به کار رفته برای تولید پارچه الاستین جهت استفاده مصرف کننده هنوز باقی بمانند، اما ممکن است کارگرانی که این ماده را در فرآیند تولید به کار می گیرند در معرض ابتلا به سرطان قرار داشته باشند. از سویی دیگر تحقیقات نشان می دهد که خطر ابتلا به سرطان در محیط کارهای ناچیز است.

با این وجود، انواع مختلفی از سازمان های ایمنی حرفه ای و مراقبت از حقوق مصرف کننده عقیده دارند که عامل آسم در دوران کودکی و دیگر مشکلات تنفسی، ایزوسیانات (مواد خام استفاده شده برای تولید پلی اورتان) است. حضور ایزوسیانات (isocyanates) در فوم پلی اورتان استفاده شده در مبل قابل توجه است و احتمالا این ماده در الاستین یا سایر مواد دیگر وجود ندارد.
در صورتیکه از روش های تولید خوب (GMPها) در هنگام تولید الاستین استفاده شود، احتمال نمی رود که تولید این ماده، اثر قابل توجهی بر روی محیط زیست داشته باشد. مسئله مهم در رابطه با پارچه الاستین از نظر زیست محیطی به قابلیت زیست تجزیه پذیر بودن آن بر می گردد. پارچه های تولید شده با این ماده با گذشت زمان در طبیعت تجزیه نمی گردند و به تدریج موجب آلودگی محیط زیست می شوند. مثلا مشخص شده است که حدود 60 درصد از زباله های یافت شده در محیط های دریایی از الیاف تجزیه ناپذیر لباس تشکیل شده است، یعنی الاستین و پارچه های مشابه در ایجاد زباله های عظیمی که در اقیانوس ها جاری هستند و تلنبار شدن آشغال در آبراه های داخلی نقش قابل توجهی دارند. اگرچه ویژگی های قابل توجه الاستین را نمی توان با پارچه های ارگانیک زیست تجزیه پذیر جایگزین نمود، اما نمی توان از این واقعیت نیز صرف نظر کرد که وقتی این ماده دور انداخته می شود یا حتی وقتی الیاف الاستین در هنگام شسته شدن از لباس کنده می شوند، باعث آلودگی محیط می گردند.

گواهینامه های موجود برای پارچه الاستین

اگر یک انجمن مستقل بتواند تعیین کند که پارچه الاستین از طریق مؤلفه های کاملا قابل بازیافت تولید می گردد، ممکن است برای دریافت گواهینامه استاندارد جهانی بازیافت (GRS) واجد شرایط باشد. تاکنون فقط یک تولید کننده الاستین این گواهینامه را کسب کرده است، اما احتمال می رود که تولید کنندگان بیشتری در آینده از این رویه پیروی کنند. از آنجا که الاستین یک پارچه کلا مصنوعی است، لذا نمی توان گواهینامه ارگانیک یا غیر GMO را برای آن در نظر گرفت.