پارچه اسپندکس

پارچه اسپندکس چه نوع پارچه ای است؟

اسپندکس (Spandex) یک پارچه مصنوعی است که به دلیل خاصیت الاستیسیته (کششی) خوبش مورد توجه قرار گرفته است. برخلاف دیدگاه عموم مردم، عبارت اسپندکس به نام یک برند اشاره ندارد و این عبارت عموما به پارچه های کوپلیمر پلی اتر- پلی اوره (polyether-polyurea copolymer) که با طیف متنوعی از فرآیندهای تولید ساخته می شوند، اشاره دارد. عبارت های اسپندکس، لاکرا (Lycra) و الاستین (elastane) مترادف هستند. این پارچه می تواند تا 5 الی 8 برابر اندازه معمول خودش کش بیاید و معمولا برای پوشاک چسبان به بدن مورد استفاده قرار می گیرد. در بیشتر حالت ها از اسپندکس خالص در لباس ها استفاده نمی شود و در عوض مقادیر کمی از این پارچه به دیگر الیاف مصنوعی، نیمه مصنوعی و ارگانیک بافته می گردد.
ماده اصلی به کار رفته برای تولید اسپندکس، پلی اورتان (polyurethane) است که در سال 1937 توسط کارخانه IG Farben در آلمان توسعه داده شد. بعد از پایان جنگ جهانی دوم، صدها تن از دانشمندان برجسته آلمانی به انجام وظایف جدیدی در ایالات متحده مشغول شدند و بسیاری از مهندسان نساجی کارخانه IG Farben به شرکت دوپونت (DuPont) منتقل گردیدند. این مسئله باعث شد تا شرکت دوپونت به رهبر قطعی توسعه الیاف مصنوعی مبدل گردد.

شرکت دوپونت با بررسی تحقیقات انجام گرفته بر روی پلی اورتان به فکر تولید پارچه پلیمری جدیدی که خواص الاستیسیته بالایی داشته باشد، افتاد. محققین شرکت دوپونت در هنگام توسعه فرآیندها، این پارچه را به عنوان اسپندکس نامگذاری نمودند، اما وقتی این پارچه کامل شد، تحت نام برند لاکرا به بازار عرضه گردید، اما به نظر مصرف کنندگان ترجیح می دادند که این ماده را اسپندکس خطاب کنند و اینگونه شد که این واژه به فرهنگ عامه برای اشاره به این پارچه مصنوعی وارد گردید.
اسپندکس همانند دیگر پلیمرها از طریق زنجیره های تکرار شونده مونومرها که به هم از طریق اسید متصل می شوند، ساخته می گردند. در اوایل توسعه فرآیندهای تولید اسپندکس مشخص گردید که این ماده در برابر حرارت به شدت مقاوم است، بنابراین حساسیت به گرمای زیاد پارچه هایی مانند نایلون و پلی استر را در صورتیکه با پارچه اسپندکس ترکیب نمود، می توان بهبود داد.
قابلیت کشش الاستین بلافاصله موجب مطلوب شدن آن در سراسر جهان گردید و محبوبیت این پارچه تا به امروز دوام داشته است. این پارچه در بسیاری از لباس ها وجود دارد و هر مصرف کننده حداقل صاحب یک لباس که در آن اسپندکس وجود داشته باشد، هست. بعید به نظر می رسد که محبوبیت این پارچه در آینده نزدیک کاهش پیدا کند. با این وجود، متأسفانه الاستین بعد از اینکه به بازار مصرفی وارد شد، تأثیر مخرب قابل توجهی بر روی محیط زیست به وجود می آورد.

پارچه اسپندکس چگونه تولید می شود؟

از آنجا که اسپندکس یک الیاف کاملا مصنوعی است، لذا برای تولید این ماده از اجزای ارگانیک استفاده نمی گردد. در عوض همه بخش های تشکیل دهنده این الیاف در آزمایشگاه تولید می شوند و سپس تحت شرایط خاصی برای تولید پارچه اسپندکس با هم ترکیب می گردند. در سال های پس از اختراع الاستین، روش های مختلفی برای تولید این پارچه پدیدار گشته است. بعضی از این روش ها نسبت به روش های دیگر کارآمدتر هستند، اما با گذشت زمان، روش هایی مانند ریسندگی واکنشی (reaction spinning)، اکستروژن مذاب (melt extrusion) و ریسندگی در محلول مرطوب (solution wet spinning) دیگر کاربرد چندانی ندارند. اکنون نزدیک به 95 درصد از اسپندکس جهان با روشی به نام ریسندگی در محلول خشک (solution dry spinning) تولید می گردد. به همین دلیل ما قصد داریم تا فرآیند تولید با استفاده از این روش را به صورت جزئی تشریح نماییم.
برای شروع فرآیند تولید پارچه اسپندکس، ماده ای به نام ماکرو گلیکول (macroglycol) با مونومر دی ایزوسیانات (diisocyanate) تحت فشار و دمای خاصی ترکیب می گردد. برای اینکه نتایج تولید دلخواه باشد، شرایط دما و فشار باید دقیق تنظیم گردد. نسبت حجمی ماکرو گلیکول به مونومر دی ایزوسیانات باید حدود 1 به 2 باشد. اگر شرایط مناسب اعمال گردد، ماده ای به نام پیش پلیمر (prepolymer) شکل می گیرد و این ماده سپس در ادامه فرآیند تولید مورد استفاده قرار خواهد گرفت. وقتی پیش پلیمر به وجود آمد در معرض اسید دی آمین قرار می گیرد و یک واکنش شیمیایی به نام واکنش گسترش زنجیر (chain extrusion reaction) آغاز می شود.

ماده حاصل به شدت ویسکوز است و قبل اینکه آن را به مرحله بعد منتقل نمود، باید با یک حلال رقیق شود. وقتی پیش پلیمر به اندازه کافی نازک شد، بر روی دستگاهی به نام سلول تولید الیاف یا سلول ریسندگی استوانه ای بارگیری می شود. در درون این دستگاه، وسیله ای به نام اسپینرت (نخ ریس) وجود دارد که سوراخ های ریز فراوانی دارد. وقتی سلول تولید الیاف ریسیده شد، محلول پیش پلیمر از این سوراخ ها عبور داده می شود و از جانب دیگر آن به شکل رشته های پارچه خارج می گردد. با این حال این رشته ها وقتی از اسپینرت خارج می شوند، هنوز در حالت مایع هستند و برای تبدیل شدن آنها به حالت جامد باید در معرض حلال گازی و نیتروژن حرارت دیده شده قرار گیرند. این الیاف جامد سپس از سلول ریسندگی استوانه ای خارج می شوند و وقتی در معرض هوای تحت فشار قرار می گیرند، به شکل رشته های تابیده شده در می آیند. این هوای متراکم می تواند رشته ها را به اندازه های بسیار مختلفی تبدیل کند. در نهایت الیاف اسپندکس در ماده تکمیل کننده نهایی که حاوی استئارات منیزیم (magnesium stearate) یا مواد شیمیایی مشابه است، غوطه ور می شوند. وقتی الیاف بر روی ماسوره بارگیری شدند، آماده برای بافته شدن به پارچه هستند.
در کل فرآیند تولید پارچه لاکرا را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

1. تولید یک پیش پلیمر: با ترکیب کردن ماکرو گلیکول با مونومر دی ایزوسیانات در درون نوع خاصی از محفظه واکنش این مرحله کامل می شود.
2. واکنش گسترش زنجیر: وقتی روش ریسندگی خشک مورد استفاده قرار می گیرد، پیش پلیمر باید با اسید دی آمین واکنش برقرار کند.
3. رقیق کردن: در ادامه این محلول برای اینکه نازک تر شود و بتوان آسانتر با آن کار نمود، با یک حلال رقیق می شود و در درون سلول تولید الیاف قرار می گیرد.
4. اکستروژن: این سلول برای تولید الیاف ریسیده می شود و با ماده الاستین به عمل آوری می گردد. در درون این سلول، محلول از اسپینرت عبور داده می شود.
5. حرارت دیدن: این الیاف برای اینکه پلیمر مایع به شکل رشته های جامد در آید، با محلول نیتروژن و حلال گازی حرارت داده می شوند.
6. پیچیدن: سپس رشته ها با هم به صورت یک دسته در می آیند و وقتی از سلول ریسندگی استوانه ای خارج می شوند، از طریق دستگاه متراکم کننده هوای موجود در این سلول به نخ تابیده شده تبدیل می گردند.
7. مرحله تکمیل نهایی: در ادامه استئارات منیزیم یا پلیمر دیگری برای به عمل آوری ماده الاستین به عنوان ماده تکمیل کننده نهایی مورد استفاده قرار می گیرد.
8. بافتن: وقتی الیاف بر روی ماسوره بارگیری شدند، آماده برای بافته شدن به پارچه هستند.

پارچه اسپندکس چه کاربردی دارد؟

در هر کاربرد مصرفی یا صنعتی که به کشش نیاز باشد، پارچه اسپندکس مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از پارچه از زمان پیدایش روز به روز محبوب تر شده است و این روزها در هزاران نوع مختلف از پوشاک وجود دارد و توسط مصرف کنندگان سراسر دنیا به کار می رود. در برخی موارد ممکن است از پارچه اسپندکس خالص برای تولید پوشاک به شدت کششی یا کامل چسبان به بدن استفاده شود. با این حال این نوع از پارچه نسبتا گران است که باعث می گردد تا این نوع از پوشاک برای مصرف کننده حرفه ای که از آنها استفاده می نماید، کاملا گران باشند. در عوض مشاهده پارچه اسپندکس بافته شده با دیگر انواع منسوجات بسیار رایج است.
مثلا وقتی پارچه اسپندکس به پنبه اضافه میشود، این پارچه قابلیت کشش بیشتری پیدا می کند و اسپندکس می تواند برای افزایش کشش با پارچه های سنتی سفت مانند پلی استر به کار برده شود. حتی اگر مقادیر کوچکی از این پارچه به دیگر منسوجات اضافه شود، این پارچه ها بیشتر کشش پیدا می کنند، چون اسپندکس می تواند تا هشت برابر اندازه واقعی خودش کش بیاید. الاستیسیته ای که با اضافه کردن این پارچه به دیگر منسوجات به وجود می آید را می توان با تقسیم کردن این پتانسیل کشش بر درصد مشخص شده در یک پوشاک تعیین کرد.

بیشتر کاربردهای متداول برای اسپندکس به لباس هایی که چسبان به بدن هستند، مربوط می شود. مثلا این نوع از پارچه در انواع مختلفی از لباس های زیر مردانه و زنانه وجود دارد و حتی اگر به عنوان پارچه عمده یک لباس زیر در نظر گرفته نشود، باز هم همیشه مقدار اندکی از آن در بند لباس زیر وجود دارد. در حقیقت پارچه اسپندکس در بند کمرهای تقریبا هر نوع از پوشاک کششی یافت می شود. اسپندکس در درصدهای نسبتا بالایی در جوراب های پنبه ای و پشمی مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این پارچه در جوراب ها موجب تسهیل در پوشیدن و در آوردن آن می گردد.
این پارچه در تولید لباس های ورزشی به شدت محبوب است. در بیشتر لباس های ورزشی و لباس های پوشیدنی، نزدیکی با پوست از اهمیت زیادی برخوردار است، بنابراین پارچه اسپندکس در لباس شنا، لباس دوچرخه سواری و انواعی از لباس ها که در ورزش تیمی به کار برده می شوند، مورد استفاده قرار می گیرد.
گاهی اوقات در کاربردهای صنعتی نیز از پارچه اسپندکس استفاده می شود. مثلا در صنعت فیلم، لباس های ضبط کننده حرکت کاربرد جالب توجهی دارند. این لباس ها، انواع خاصی از لباس های مخصوص بدن هستند که بازیگران در جلوی پرده های سبز می پوشند. اسپندکس با مطمئن شدن از اینکه این لباس ها به بدن بازیگران نزدیک می شوند، به راحتی مشخصات سه بعدی واقعی را ایجاد می نماید.
در کل کاربردهای این پارچه ا می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

• برای لباس های چسبان بدن: استفاده شده در لباس های زیر چسبان برای مردان و زنان و تولید جوراب های پشمی و پنبه ای.
• برای لباس ورزشی: استفاده شده در پوشاک مناسب برای دوچرخه سواری و شنا.
• برای لباس های ضبط کننده حرکت.

پارچه اسپندکس در چه مناطقی از جهان تولید می شود؟

پارچه اسپندکس توسط شرکت های بین المللی زیادی تولید می شود. بعضی از این شرکت ها مانند دوپونت، کارخانه های زیادی در کشورهای مختلف دارند، اما بقیه شرکت ها ممکن است فقط در یک کشور خاص فعالیت داشته باشند. بیشتر کارخانه های تولید اسپندکس جهان در چین واقع هستند. در گذشته بیشتر این پارچه در ایالات متحده تولید می شد، اما کاهش نیروی کار موجب گردید تا تولید کنندگان انواع مختلفی از منسوجات در طول چند دهه گذشته به چین نقل مکان کنند.
احیای مجدد بخش اقتصاد تولیدی در ایالات متحده ممکن است منجر به بازگشت تولید اسپندکس به آمریکا شود، اما هر آنچه رخ دهد، گزارش های بازار، آینده تولید اسپندکس را امیدوارکننده پیش بینی می نماید. اگرچه بسیاری از منسوجات مصنوعی در سال های اخیر بخشی از محبوبیت خود را از دست داده اند، اما جایگزینی برای اسپندکس معرفی نشده است. این موضوع نشان می دهد که این صنعت پارچه به افزایش رشد خود تا حداقل سال 2023 ادامه خواهد داد.

قیمت پارچه اسپندکس به چه صورت است؟

پارچه اسپندکس به دلیل جدید بودن و فرآیندهای تولید نسبتا سخت مورد استفاده برای تولید آن، قیمت نسبتا بالایی را در بازار به خود اختصاص داده است. مثلا هزینه خرید این پارچه از نایلون و پلی استر و همچنین از پارچه های ارگانیکی مانند پشم و پنبه گرانتر است. با این حال چون الاستین در مقادیر کمی در پوشاک مورد استفاده قرار می گیرد، لذا افزایش قیمت آن معمولا در سطح مصرف کننده حس نخواهد شد. با این وجود اگر پارچه اسپندکس بیشتری در پوشاک وجود داشته باشد، قیمت لباس بالاتر خواهد رفت. به عنوان مثال، نوع خاصی از لباس دوچرخه سواری و لباس های حرفه ای مخصوص رقص که سطح های بالایی از پارچه اسپندکس برای تولید آنها استفاده می شود، به شدت گران هستند.

چه تفاوتی بین انواع مختلف پارچه اسپندکس وجود دارد؟

حتی وقتی روش های تولید مختلف برای تولید اسپندکس مورد استفاده قرار می گیرد، محصول نهایی از نظر شیمیایی یکسان است. با این حال به دلیل نام های مختلفی که برای توصیف این پارچه استفاده می شود، احتمال گیج شدن وجود دارد.

• اسپندکس: این عبارت به یک نام تجاری اشاره ندارد و در حقیقت کلمه اسپندکس (Spandex) به هم ریخته واژه اکسپندس (expands) است. اسپندکس هرگز عبارت اصلی برای اشاره به پارچه الاستین نبوده است، اما این عبارت در ذهن مصرف کنندگان باقی مانده است و امروزه بیشتر آمریکایی ها و کانادایی ها برای اشاره به این منسوج از این واژه استفاده می کنند.
• الاستین: بیشتر اروپایی ها از انواع مختلف عبارت الاستین برای اشاره به این نوع از پارچه استفاده می کنند. الاستین صحیح ترین عبارت از نظر شیمیایی برای اشاره کردن به این پارچه به شمار می آید.
• لاکرا: این نام به عنوان نشان تجاری شرکت دوپونت شناخته می شود. فقط اسپندکس ساخته شده توسط شرکت دوپونت را می توان لاکرا نامید، اما این پارچه از نظر شیمیایی به پارچه هایی که اسپندکس یا الاستین خوانده می شوند، شبیه است و همان ویژگی ها را داراست.

پارچه اسپندکس چه تأثیری بر محیط زیست دارد؟

در حالت کلی اسپندکس بر روی محیط زیست تأثیر منفی دارد. این تأثیر به اندازه تأثیر منفی دیگر انواع پارچه های مصنوعی چشمگیر نیست، اما قطعا این تأثیر مخرب وجود دارد و در حال حاضر هیچ راه حل عملی برای مهار تخریب محیط زیست توسط پارچه اسپندکس پیشنهاد نشده است. اگر فقط روش های تولید استفاده شده برای ایجاد اسپندکس در نظر گرفته شود، این پارچه بر روی محیط زیست تأثیر تخریبی زیادی ندارد. مواد مصنوعی خاصی مانند نایلون مستقیما از منابع تجدید ناپذیری مانند زغال سنگ و نفت خام استخراج می شوند، اما الاستین کاملا از مواد شیمیایی سنتز شده در تنظیمات آزمایشگاهی ساخته می گردد.

بنابراین تولید الاستین به انرژی بسیار بالایی نیاز دارد، اما اگر از منابع انرژی تجدید پذیر برای تولید پیش پلیمرهایی که این پارچه را تشکیل می دهند، استفاده می شود، می توان این مشکل را حل نمود. این احتمال نیز وجود دارد که همان مشکلات سلامتی که کارگران در فرآیند تولید پلی اورتان با آن مواجه بودند، در تولید اسپندکس نیز گربیان گیر آنان باشد، اما تحقیقی در مورد این موضوع انجام نشده است. علاوه بر این، ممکن است که ایزوسیانات ها (مواد شیمیایی سمی که معمولا در پلی اورتان یافت می شوند) در اسپندکس نیز وجود داشته باشند، اما مشخص نیست که در تولید اسپندکس این ماده به کار رود.
تأثیر زیست محیطی قابل توجه الاستین بعد از اینکه به مصرف کنندگان فروخته شد، خود را نشان می دهد. مشخص شده است که 60 درصد از ضایعات منابع آبی ایالات متحده از الیاف نساجی زیست تجدید ناپذیر تشکیل شده است و لباس ها و الیاف ساخته شده از اسپندکس بخش عظیمی از این ضایعات را به خود اختصاص می دهند. حتی اگر اسپندکس به شکل مناسب و درستی در محل های دفن زباله یا دیگر نواحی طراحی شده برای از بین بردن زباله دفع شود، باز هم الیاف ریز این ماده در صورتیکه لباس های ساخته شده از الاستین مورد شستشو قرار گیرند، به منابع آبی وارد می گردند و زندگی آبزیان را با خطر رو به رو می کنند، کیفیت آب آشامیدنی را کاهش می دهند و در نهایت با ایجاد توده های عظیمی از زباله که به طور مداوم در اقیانوس های جهان جمع می شوند، آلودگی بیشتر محیط زیست را منجر می گردند.
الاستین و دیگر منسوجات زیست تجزیه ناپذیر حتی پس از اینکه تمدن بشری نیز از بین برود، باز هم در این جهان وجود خواهند داشت و روش های شناخته شده ای برای تبدیل کردن پارچه های اسپندکس و مواد مشابه به یک محصول زیست تجزیه پذیر وجود ندارد. دفع ایمن و شستشوی محدود تنها روش های کاستن از تأثیر زیست محیطی این پارچه به شمار می آیند.

گواهینامه های موجود برای پارچه اسپندکس

چون پارچه اسپندکس کاملا مصنوعی است، لذا گواهینامه های ارگانیک و بدون موجودات جهش یافته از نظر ژنتیکی (non-GMO) به این محصول اعطا نمی شود. با این حال اگر این پارچه از طریق مواد کاملا بازیافتی تولید گردد، ممکن است توسط استاندارد جهانی بازیافت (GRS) مورد تأیید قرار گیرد. با این وجود این روش تولید تا حدودی محدود و کمیاب است و استفاده از مواد بازیافتی موجب کاهش تأثیر زیست محیطی این محصول پس از ورود به بازار مصرفی نمی شود.