Spandex

---

Spandex adalah serat sintetis ringan yang digunakan untuk membuat pakaian yang dapat diregangkan seperti pakaian olahraga. Ini terdiri dari polimer rantai panjang yang disebut poliuretan, yang diproduksi dengan mereaksikan poliester dengan diisosianat. Polimer diubah menjadi serat menggunakan teknik pemintalan kering. Pertama kali diproduksi pada awal 1950-an, spandeks pada awalnya dikembangkan sebagai pengganti karet. Meskipun pasar untuk spandeks tetap relatif kecil dibandingkan dengan serat lain seperti katun atau nilon, aplikasi baru untuk spandeks terus ditemukan.

Latar Belakang

Spandex adalah polimer sintetis. Secara kimia, itu terdiri dari poliglikol rantai panjang yang dikombinasikan dengan diisosianat pendek, dan mengandung setidaknya 85% poliuretan. Ini adalah elastomer, yang berarti dapat diregangkan ke tingkat tertentu dan mundur saat dilepaskan. Serat ini lebih unggul dari karet karena lebih kuat, lebih ringan, dan lebih fleksibel. Faktanya, serat spandeks dapat diregangkan hingga hampir 500% dari panjangnya.

Sifat elastis yang unik dari serat spandeks ini adalah akibat langsung dari komposisi kimia bahan. Serat terdiri dari banyak untaian polimer. Untaian ini terdiri dari dua jenis segmen:panjang, segmen amorf dan pendek, segmen kaku. Dalam keadaan alaminya, segmen amorf memiliki struktur molekul acak. Mereka berbaur dan membuat serat menjadi lembut. Beberapa bagian kaku dari ikatan polimer satu sama lain dan memberikan struktur serat. Ketika gaya diterapkan untuk meregangkan serat, ikatan antara bagian kaku terputus, dan segmen amorf menjadi lurus. Ini membuat segmen amorf lebih panjang, sehingga meningkatkan panjang serat. Ketika serat diregangkan sampai panjang maksimumnya, segmen-segmen yang kaku kembali terikat satu sama lain. Segmen amorf tetap dalam keadaan memanjang. Hal ini membuat serat lebih kaku dan kuat. Setelah gaya dihilangkan, segmen amorf mundur dan serat kembali ke keadaan rileks. Dengan menggunakan sifat elastis dari serat spandeks, para ilmuwan dapat membuat kain yang memiliki karakteristik peregangan dan kekuatan yang diinginkan.

Penggunaan utama serat spandeks adalah pada kain. Mereka berguna untuk sejumlah alasan. Pertama, mereka dapat diregangkan berulang kali, dan akan kembali hampir persis kembali ke ukuran dan bentuk aslinya. Kedua, mereka ringan, lembut, dan halus. Selain itu, mereka mudah diwarnai. Mereka juga tangguh karena tahan terhadap abrasi dan efek merusak dari minyak tubuh, keringat, dan deterjen. Mereka kompatibel dengan bahan lain, dan dapat dipintal dengan jenis serat lain untuk menghasilkan kain yang unik, yang memiliki karakteristik dari kedua serat tersebut.

Spandex digunakan dalam berbagai jenis pakaian yang berbeda. Karena ringan dan tidak membatasi gerakan, ini paling sering digunakan dalam pakaian atletik. Ini termasuk pakaian seperti pakaian renang, celana sepeda, dan pakaian olahraga. Sifat spandeks yang pas dengan bentuk membuatnya bagus untuk digunakan dalam pakaian dalam. Oleh karena itu, digunakan di ikat pinggang, selang penyangga, bra, dan celana dalam.

Sejarah

Pengembangan spandex dimulai selama Perang Dunia II. Pada saat ini, ahli kimia mengambil tantangan untuk mengembangkan pengganti sintetis untuk karet. Dua faktor pendorong utama mendorong penelitian mereka. Pertama, upaya perang membutuhkan sebagian besar karet yang tersedia untuk peralatan bangunan. Kedua, harga karet tidak stabil dan sering berfluktuasi. Mengembangkan alternatif karet dapat mengatasi kedua masalah ini.

Pada awalnya, tujuan mereka adalah mengembangkan untaian elastis yang tahan lama berdasarkan polimer sintetis. Pada tahun 1940, elastomer poliuretan pertama diproduksi. Polimer ini menghasilkan getah yang dapat digiling, yang merupakan alternatif yang memadai untuk karet. Sekitar waktu yang sama, para ilmuwan di Du Pont menghasilkan polimer nilon pertama. Polimer nilon awal ini kaku dan kaku, sehingga upaya dimulai untuk membuatnya lebih elastis. Ketika para ilmuwan menemukan bahwa poliuretan lain dapat dibuat menjadi benang halus, mereka memutuskan bahwa bahan-bahan ini mungkin berguna untuk membuat nilon yang lebih elastis atau dalam membuat pakaian yang ringan.

Serat spandeks pertama diproduksi pada tingkat eksperimental oleh salah satu pelopor awal dalam kimia polimer, Farbenfabriken Bayer. Ia memperoleh paten Jerman untuk sintesisnya pada tahun 1952. Pengembangan akhir serat dikerjakan secara independen oleh para ilmuwan di Du Pont dan Perusahaan Karet AS. Du Pont menggunakan nama merek Lycra dan memulai pembuatan skala penuh pada tahun 1962. Saat ini mereka adalah pemimpin dunia dalam produksi serat spandeks.

Bahan Baku

Berbagai bahan baku digunakan untuk memproduksi serat spandeks yang dapat diregangkan. Ini termasuk prapolimer yang menghasilkan tulang punggung serat, stabilisator yang melindungi integritas polimer, dan pewarna.

Dua jenis prapolimer direaksikan untuk menghasilkan tulang punggung polimer serat spandeks. Salah satunya adalah makroglikol fleksibel sementara yang lain adalah diisosianat kaku. Makro-glikol dapat berupa poliester, polieter, polikarbonat, polikaprolakton atau beberapa kombinasinya. Ini adalah polimer rantai panjang, yang memiliki gugus hidroksil (-OH) di kedua ujungnya. Fitur penting dari molekul-molekul ini adalah bahwa mereka panjang dan fleksibel. Bagian dari serat spandeks ini bertanggung jawab atas karakteristik peregangannya. Prapolimer lain yang digunakan untuk memproduksi spandeks adalah diisosianat polimer. Ini adalah polimer rantai yang lebih pendek, yang memiliki gugus isosianat (-NCO) di kedua ujungnya. Karakteristik utama dari molekul ini adalah kekakuannya. Dalam serat, molekul ini memberikan kekuatan.

Korset dirancang oleh Jacob Kindliman dari New York City pada tahun 1890. (Dari koleksi Museum Henry Ford &Greenfield Village, Dearborn, Michigan.)

Tubuh berbalut korset ini diproduksi oleh Jacob Kindliman dari New York City pada tahun 1890. Kindliman, sebuah korset, hampir tidak perlu beriklan. Pada saat itu, wanita berpikir perlu mengenakan korset dan menganggap diri mereka berpakaian tidak senonoh tanpa itu sampai awal abad kedua puluh. Korset adalah kombinasi bra-girdle-waist cincher dalam pakaian all-in-one, membentuk bentuk dasar untuk pakaian modis.

Pada hari-hari sebelum spandex, bagaimana korset membentuk tubuh secara efektif? Pada abad kedelapan belas, quilting tebal dan jahitan kokoh pada korset membentuk tubuh saat garmen diikat dengan ketat. Pada awal abad kesembilan belas, balin, zat bertulang tetapi dapat ditekuk dari mulut paus balin, dijahit menjadi jahitan korset (karenanya disebut korset tulang ikan paus), namun korset akhir tahun 1800-an seperti ini dikakukan dengan potongan kecil dan tipis. dari baja yang dilapisi kain. Korset berlapis baja seperti itu tidak memungkinkan gerakan atau kenyamanan. Pada Perang Dunia I, wanita Amerika mulai memisahkan bagian korset menjadi dua pakaian—korset (pembentuk pinggang dan pinggul) dan bandeau (pita lebih lembut yang digunakan untuk menopang dan membentuk payudara).

Nancy EV Bryk

Ketika dua jenis prapolimer dicampur bersama, mereka berinteraksi untuk membentuk serat spandeks. Dalam reaksi ini, hidroksil Proses pemintalan kering. gugus (-OH) pada makroglikol bereaksi dengan isosianat. Setiap molekul ditambahkan ke ujung molekul lain, dan polimer rantai panjang terbentuk. Ini dikenal sebagai langkah-pertumbuhan atau polimerisasi adisi. Untuk memulai reaksi ini, katalis seperti diazobicyclo[2.2.2]oktana harus digunakan. Amina berat molekul rendah lainnya ditambahkan untuk mengontrol berat molekul serat.

Serat spandeks rentan terhadap kerusakan dari berbagai sumber termasuk panas, kontaminan atmosfer ringan, dan klorin. Untuk alasan ini, stabilisator ditambahkan untuk melindungi serat. Antioksidan merupakan salah satu jenis stabilizer.

Berbagai antioksidan ditambahkan ke serat, termasuk fenol monomer dan polimer. Untuk melindungi dari degradasi cahaya, penyaring ultraviolet (UV) seperti hidroksibenzotriazol ditambahkan. Senyawa yang menghambat perubahan warna serat yang disebabkan oleh polutan atmosfer adalah jenis stabilizer lain yang ditambahkan. Ini biasanya senyawa dengan fungsi amina tersier, yang dapat berinteraksi dengan oksida nitrogen dalam polusi udara. Karena spandeks sering digunakan untuk pakaian renang, antijamur Proses pemintalan basah. aditif juga harus ditambahkan. Semua stabilisator yang ditambahkan ke serat spandeks dirancang agar tahan terhadap paparan pelarut karena ini dapat memiliki efek merusak pada serat.

Saat pertama kali diproduksi, serat spandeks berwarna putih. Oleh karena itu, pewarna ditambahkan untuk meningkatkan penampilan estetika mereka. Pewarna yang terdispersi dan asam biasanya digunakan. Jika serat spandeks dijalin dengan serat lain seperti nilon atau poliester, diperlukan metode pewarnaan khusus.

Manufaktur
Proses

Serat spandeks diproduksi dalam empat cara berbeda termasuk ekstrusi leleh, pemintalan reaksi, pemintalan kering larutan, dan pemintalan basah larutan. Masing-masing metode ini melibatkan langkah awal mereaksikan monomer untuk menghasilkan prapolimer. Kemudian prapolimer direaksikan lebih lanjut, dengan berbagai cara, dan ditarik keluar untuk menghasilkan serat yang panjang. Karena pemintalan kering solusi digunakan untuk memproduksi lebih dari 90% serat spandeks dunia, ini dijelaskan.

Reaksi polimer

• 1 Langkah pertama dalam produksi spandeks adalah produksi prapolimer. Ini dilakukan dengan mencampurkan makroglikol dengan monomer diisosianat. Senyawa dicampur dalam bejana reaksi dan di bawah kondisi yang tepat mereka bereaksi untuk membentuk prapolimer. Karena rasio bahan komponen menghasilkan serat dengan karakteristik yang bervariasi, maka dikontrol secara ketat. Rasio khas glikol terhadap diisosianat mungkin 1:2.
• 2 Dalam produksi serat pemintalan kering, prapolimer direaksikan lebih lanjut dengan jumlah diamina yang sama. Ini dikenal sebagai reaksi ekstensi berantai. Solusi yang dihasilkan diencerkan dengan pelarut untuk menghasilkan solusi pemintalan. Pelarut membantu membuat larutan lebih tipis dan lebih mudah ditangani. Kemudian dapat dipompa ke dalam sel produksi serat.

Memproduksi serat

• 3 Solusi pemintalan dipompa ke dalam sel pemintalan silindris di mana ia dikeringkan dan diubah menjadi serat. Dalam sel ini, larutan polimer dipaksa melalui pelat logam, yang disebut pemintal, yang memiliki lubang kecil di seluruh. Hal ini menyebabkan solusi menjadi selaras dalam untaian polimer cair. Saat untaian melewati sel, mereka dipanaskan dengan adanya nitrogen dan gas pelarut. Kondisi tersebut menyebabkan polimer cair bereaksi secara kimia dan membentuk untaian padat.
• 4 Saat serat keluar dari sel, sejumlah tertentu dari untaian padat dibundel bersama untuk menghasilkan ketebalan yang diinginkan. Ini dilakukan dengan perangkat udara terkompresi yang memutar serat bersama-sama. Pada kenyataannya, setiap serat spandeks terdiri dari banyak serat individu yang lebih kecil yang menempel satu sama lain karena kelengketan alami permukaannya.

Pemrosesan akhir

• 5 Serat kemudian diolah dengan bahan finishing. Ini mungkin magnesium stearat atau polimer lain seperti poli(dimetil-siloksan). Bahan finishing ini mencegah serat saling menempel dan membantu dalam pembuatan tekstil. Setelah perawatan ini, serat dipindahkan melalui serangkaian rol ke gulungan. Kecepatan penyelesaian seluruh proses dapat berkisar antara 300-500 mi (482,7-804,5 km) per menit tergantung pada ketebalan serat.
• 6 Saat gulungan diisi dengan serat, gulungan tersebut dimasukkan ke dalam kemasan akhir dan dikirim ke produsen tekstil dan pelanggan lainnya. Di sini, serat dapat ditenun dengan serat lain seperti kapas atau nilon untuk menghasilkan kain yang digunakan dalam pembuatan pakaian. Kain ini juga dapat diwarnai untuk menghasilkan warna yang diinginkan.

Kontrol Kualitas

Untuk memastikan kualitas serat spandeks, produsen memantau produk selama setiap fase produksi. Inspeksi dimulai dengan evaluasi bahan baku yang masuk. Berbagai karakteristik kimia dan fisik diuji. Misalnya, pH, berat jenis, dan viskositas diisosianat dapat diperiksa. Selain itu, penampilan, warna, dan bau juga dapat dievaluasi. Hanya dengan melakukan pemeriksaan kontrol kualitas yang ketat pada bahan awal, pabrikan dapat yakin bahwa mereka akan menghasilkan produk akhir yang konsisten. Setelah produksi, serat spandeks juga diuji. Tes ini mungkin termasuk yang mengevaluasi elastisitas serat, ketahanan dan daya serap.

Masa Depan

Kualitas serat spandeks terus meningkat sejak pertama kali dikembangkan. Berbagai bidang penelitian akan membantu melanjutkan perbaikannya. Sebagai contoh, para ilmuwan telah menemukan bahwa dengan mengubah prapolimer awal, mereka dapat mengembangkan serat yang memiliki karakteristik peregangan yang lebih baik. Karakteristik lain dapat ditingkatkan dengan menggunakan rasio prapolimer yang berbeda, katalis yang lebih baik, dan berbagai pengisi. Selain perbaikan serat spandeks, kemungkinan besar kain canggih akan diproduksi yang menggabungkan serat spandeks dengan serat konvensional. Saat ini, campuran serat nilon/spandeks tersedia. Akhirnya, perbaikan di bidang manufaktur juga akan ditemukan. Ini akan fokus pada produksi serat lebih cepat dan lebih efisien.